嵌埋在生物膜脂質雙層中的膜蛋白，是生物膜的基本結構成分。許多具重要生理功能的膜蛋白均屬整合蛋白，如膜結合的酶類、載體蛋白、通道蛋白、膜受體等。許多整合蛋白分子中具有一個或多個富含疏水性氨基酸的疏水區，多呈α螺旋。其在膜上的存在方式為
(1)單次穿膜，疏水區貫穿脂雙層，兩末端分布于膜內外兩側；
(2)多次穿膜，多肽鏈數次反折，數個疏水區返折數次穿越脂雙層；
(3)多個單次穿膜的亞基組成一個跨膜通道；
(4)脂化或糖脂化膜蛋白借其共價結合的脂肪酸鏈插入膜內；
(5)膜蛋白多肽鏈一端穿膜，另一端借糖脂化的脂肪酸插入膜內，兩端均固定膜上。分離整合蛋白必須用去垢劑、有機溶劑等破壞脂雙層后才能提取出來。
內在膜蛋白幾乎都是完全穿過脂雙層的蛋白，親水部分暴露在膜的一側或兩側表面；疏水區同脂雙分子層的疏水尾部相互作用；整合蛋白所含疏水氨基酸的成分較高。跨膜蛋白可再分為單次跨膜、多次跨膜、多亞基跨膜等。跨膜蛋白一般含25%～50%的α螺旋，也有β-折疊，如線粒體外膜和細菌質膜中的孔蛋白。