Las proteínas integrales unidas a la membrana contienen secuencias específicas que las anclan en las membranas, típicamente un patrón de aminoácidos hidrofílicos e hidrofóbicos que les permite asociar tanto el interior hidrófobo con la bicapa, como el exterior hidrofílico (compuesto por grupos de cabeza polar). Este patrón de aminoácidos hidrofóbicos e hidrofílicos los aloja en membranas por lo que es poco probable que se disloquen aleatoriamente. También les permite facilitar el movimiento a través de las membranas pastoreando otras proteínas a través del entorno hidrofóbico de la membrana.
Las proteínas en la célula tienden a ser hidrófilas porque el citosol es acuoso, pero hay muchas excepciones, particularmente con proteínas que están asociadas con ciertos orgánulos.
Las proteínas que no son proteínas integrales unidas a la membrana, pero que todavía se consideran proteínas unidas a la membrana, a menudo son hidrófilas porque se fijan en las caras externas de la bicapa, ya sea de cara al citosol o de cara al entorno exterior de la célula. Comparten secuencias características, como proteínas integrales unidas a la membrana, pero son distintas.
