Il neurone si distingue dagli altri tipi cellulari per la distribuzione delle molecole proteiche. Gli enzimi che catalizzano le reazioni chimiche nel neurone, il citoscheletro che conferisce al neurone la sua forma caratteristica, i recettori sensibili ai neurotrasmettitori sono tutti costituiti da molecole proteiche. I potenziali d’azione e di riposo dipendono da speciali preteine che attraversano il doppio strato fosfolipidico. Queste proteine indicano agli ioni la via da seguire per attraversare la membrana neuronale. Per adempiere alle loro numerose funzioni nel neurone, le proteine possiedono forma, dimensioni e caratteristiche chimiche ampiamente diverse.