Celulele animale au o membrană permeabilă selectiv în jurul lor, care separă conținutul interior al celulei de mediul exterior. Procesul prin care ionii și moleculele solubile mici, sau substanțele dizolvate, trec prin membrana celulară este cunoscut sub numele de transport membranar. Aceste molecule sunt de obicei substanțe vitale pentru funcționarea și întreținerea celulei, cum ar fi glucoza și aminoacizii. Există patru tipuri principale de transport membranar: difuzie pasivă sau pur și simplu difuzie; difuzie facilitată; transport activ primar; și transportul activ secundar. Multe dintre aceste mecanisme de transport implică utilizarea de molecule de proteine specializate situate în membrana celulară numite proteine de transport membranar.
Difuzia pasivă are loc spontan și este determinată de activitatea aleatorie a moleculelor dintr-o soluție. Moleculele se deplasează dintr-o zonă de concentrație mare, unde sunt multe dintre ele împachetate dens, într-o zonă de concentrație scăzută, unde sunt mai puține molecule distanțate mai mult. Moleculele mici pot realiza transportul membranar prin difuzarea prin membrana celulară. Rata de difuzie poate fi afectată de multe lucruri, inclusiv de compoziția membranei celulare și de dimensiunea și încărcarea moleculei. Cel mai cunoscut tip de difuzie pasivă este osmoza, un proces care implică mișcarea moleculelor de apă dintr-o zonă de concentrație mare într-o zonă de concentrație mai mică.
Difuzia facilitată implică utilizarea proteinelor de transport membranar în membrana celulară numite proteine canal. Aceste proteine acționează ca porii din membrana celulară, permițând trecerea particulelor solubile în apă, dar împiedicând trecerea moleculelor lipofile sau „iubitoare de grăsimi”. Difuzia urmează același mecanism de acțiune, moleculele care se deplasează din zone de concentrație mare în zone de concentrație scăzută.
Transportul activ primar folosește energia pentru a muta ionii și moleculele din zonele cu concentrație mare în zone cu concentrație scăzută. Energia necesară pentru ca transportul activ primar să aibă loc este de obicei sub forma unei nucleotide numită adenozin trifosfat (ATP). Una dintre cele mai frecvente forme de transport activ este pompa de sodiu-potasiu, care ajută celulele să mențină o sarcină electrică cunoscută sub numele de potențial de repaus și, de asemenea, controlează volumul celulelor. Pompa de sodiu-potasiu mută ionii de sodiu în exteriorul celulei și eliberează ioni de potasiu în citoplasma celulei.
Transportul activ secundar folosește proteine de transport membranare numite antiportori și simportatori. Antiporterii mută ionii și moleculele prin transportul unui tip de particule împotriva gradientului său obișnuit de concentrație, de la concentrație scăzută la concentrație mare, în timp ce transportă celălalt tip de particule în mod normal, de la concentrație mare la concentrație scăzută. Simportatorii transportă două tipuri diferite de molecule sau ioni prin membrana celulară în același timp și în aceeași direcție.