穿膜肽的種類繁多，其分類依據(jù)有物理化學特性、來源、攝入機制、生物醫(yī)學應用等，目前尚沒有統(tǒng)一的定論。根據(jù)其物理化學特性，穿膜肽可以分為三種類型：陽離子型、兩親型和疏水型，其中以陽離子型和兩親型穿膜肽為主，約占85%，而疏水型穿膜肽僅占15%。

　　1、陽離子型穿膜肽

　　陽離子型穿膜肽由富含精氨酸、賴氨酸和組氨酸的短肽組成，如TAT，Penetratin，Polyarginine，P22N，DPV3和DPV6等。其中，精氨酸含有胍基，能和細胞膜上帶負電荷的磷酸基團以氫鍵連接，在生理PH值條件下介導穿膜肽入膜。寡聚精氨酸(從3 R到12 R)的研究表明，精氨酸的數(shù)量低為8時才具有穿膜能力，且隨著精氨酸數(shù)量的增加，穿膜能力也逐漸增加。而賴氨酸雖然和精氨酸一樣帶有陽離子，但其不含胍基，因此當其單獨存在時，其穿膜效率就不太高 。Futaki等(2001)發(fā)現(xiàn)陽離子型細胞穿膜肽至少含有8個帶正電荷的氨基酸時才能達到好的穿膜效果。盡管帶正電荷的氨基酸殘基對于穿膜肽穿膜至關重要，但其他氨基酸也同樣重要，例如當W14突變成F后，Penetratin的穿膜性就消失了。

　　有一類特殊的陽離子型穿膜肽為核定位信號序列(nuclear localization sequences，NLSs)，是由一段富含精氨酸、賴氨酸和脯氨酸的短肽組成，能夠通過核孔復合體而轉運到細胞核內。NLSs可以進一步分為單分型和雙分型，分別由一簇和兩簇堿性氨基酸組成，例如來至猿猴病毒40(SV40)的PKKKRKV為單分型NLS，而核質蛋白為雙分型NLS，其發(fā)揮穿膜能力的短序列為KRPAATKKAGQAKKKL。由于大多數(shù)NLSs的電荷數(shù)小于8，所以NLSs并不是有效的細胞穿膜肽，但當其與疏水性肽序列共價連接形成兩親型穿膜肽時可以有效穿膜。

　　2、兩親型穿膜肽

　　兩親型穿膜肽由親水結構域和疏水結構域構成，分為初級兩親型、次級α-螺旋兩親型、β-折疊兩親型和脯氨酸富集兩親型共四種 。

　　初級兩親型穿膜肽分為兩類，一類由疏水性肽序列和NLSs共價連接而成，如MPG (GLAFLGFLGAAGSTMGAWSQPKKKRKV)和Pep-1 (KETWWETWWTEWSQPKKRKV)，二者均以SV40的核定位信號PKKKRKV為基礎，其中MPG的疏水結構域來至于HIV糖蛋白41的融合序列(GALFLGFLGAAGSTMG A)，而Pep-1的疏水結構域來至于對膜有高親和性的色氨酸富集簇(KETWWET WWTEW)，但二者的疏水結構域均通過WSQP與核定位信號PKKKRKV連接。另一類初級兩親型穿膜肽則從天然蛋白質中分離獲得，如pVEC，ARF(1-22)和BPrPr(1-28)。

　　次級α-螺旋兩親型穿膜肽則是通過α-螺旋與膜結合，其親水性氨基酸殘基和疏水性氨基酸殘基分別位于螺旋結構的不同表面，如MAP (KLALKLALK ALKAALKLA)。對于β-折疊兩親型穿膜肽，其形成β-折疊片的能力對其穿膜能力是至關重要的，如在VT5 (DPKGDPKGVTVTVTVTVTGKGDPKPD)的穿膜能力研究過程中，運用D-型氨基酸突變產(chǎn)生的類似物不能形成β-折疊片，其穿膜能力則變得非常差。在脯氨酸富集的兩親型穿膜肽中，當脯氨酸在多肽結構中非常富集時，其在純水中極易形成聚脯氨酸II (PPII)。PPII為左旋螺旋，每圈含3.0個氨基酸殘基，與標準的右旋α-螺旋結構每圈3.6個氨基酸殘基*相反。脯氨酸富集的兩親型穿膜肽有牛抗菌肽7(Bac7)、合成多肽(PPR)n(其中n可為3、4、5和6)等。

　　3、疏水型穿膜肽

　　疏水型穿膜肽只含有非極性氨基酸殘基，凈電荷量低于氨基酸序列總電荷量的20%，或者含有穿膜至關重要的疏水性基序或化學基團。盡管這類細胞穿膜肽常常被忽視，但它們確實存在，如來源于卡波西式肉瘤的成纖維細胞生長因子(K-FGF)和成纖維細胞生長因子12(F-GF12)。