Kalvon läpäisevä proteiini on proteiini, joka kattaa koko solukalvon pituuden. Se on upotettu fosfolipidien väliin ja tarjoaa kanavan, jonka kautta molekyylit ja ionit voivat kulkea soluun. Transmembraaniproteiinit helpottavat myös solujen välistä viestintää vuorovaikutuksessa kemiallisten lähettimien kanssa. Monet biologiset prosessit, kuten glukoosin aineenvaihdunta ja rasvahappojen tuotanto, käynnistyvät tietyn kalvon läpäisevän proteiinin aktivoitumisen jälkeen.
Insuliinireseptori on esimerkki transmembraaniproteiinista, joka on vuorovaikutuksessa kemiallisen lähettimen eli insuliinin kanssa. Reseptori toimii insuliinimolekyylin kohteena solun pinnalla. Kun molekyyli kiinnittyy reseptoriin, reseptori vapauttaa tyypillisesti kemikaaleja, jotka aiheuttavat glukoosin kuljettajan liikkeen solun pinnalle. Tämä sallii solun imeä suuria määriä glukoosia ulkoisesta ympäristöstä, mikä johtaa glukoosin aineenvaihduntaan ja lopulta energian tuotantoon.
Toinen transmembraaniproteiinin tehtävä on kuljettaa ioneja, kuten natriumia ja kaliumia, solukalvon poikki kemiallisen ympäristön ylläpitämiseksi. Jotkin solut eivät voi suorittaa tiettyjä tehtäviä, jos ionikanavat eivät toimi kunnolla. Tärkeä esimerkki tästä on hermosolujen jänniteohjatut ionikanavat. Lepotilassa ionikanava on tyypillisesti suljettu estäen ioneja ylittämästä kalvoa. Heti kun ärsyke havaitaan, kuten leikkaus tai palovamma, hermoimpulssi lähetetään hermosolun toisesta päästä toiseen päähän. Tämä voi tapahtua vain, jos ionikanavat avautuvat ja antavat ionien virrata solukalvon läpi.
Voidakseen järjestyä oikein solut tarvitsevat myös kalvon läpäiseviä proteiineja tutkiakseen ympäristön, jossa solu asuu. Esimerkiksi lihassolut järjestäytyvät yleensä muiden lihassolujen ympärille, kun taas ihosolut järjestäytyvät muiden ihosolujen ympärille. Integriinit ovat laaja transmembraaniproteiinien luokka, jotka suorittavat tämän organisointitoiminnon. Integrins myös ankkuroi solut substraatteihin, mikä helpottaa solujen siirtymistä ja haavan paranemista. Solun kasvu, jakautuminen ja kuolema ovat yleensä riippuvaisia integriinien vastaanottamista signaaleista.
Kalvon läpäisevä proteiini voidaan luokitella alfa -kierteiseksi tai beetatynnyriksi riippuen siitä, miten proteiiniketju on järjestetty. Alfa -kierteiset proteiinit koostuvat yhdestä ketjusta, kun taas beta -tynnyriproteiineissa on useita proteiiniketjuja järjestettyinä vierekkäin. Alfa -kierteinen proteiini on yleensä kierretty, ja beetaputkiproteiini on kierretty suljettuun rakenteeseen, joka muistuttaa tynnyriä.