Djurceller har ett selektivt permeabelt membran som omger dem som skiljer det inre innehållet i cellen från den yttre miljön. Processen genom vilken joner och små lösliga molekyler, eller lösta ämnen, passerar genom cellmembranet kallas membrantransport. Dessa molekyler är vanligtvis ämnen som är avgörande för cellens funktion och underhåll, såsom glukos och aminosyror. Det finns fyra huvudtyper av membrantransport: passiv diffusion, eller helt enkelt diffusion; underlättad diffusion; primär aktiv transport; och sekundär aktiv transport. Många av dessa transportmekanismer involverar användningen av specialiserade proteinmolekyler placerade i cellmembranet som kallas membrantransportproteiner.
Passiv diffusion sker spontant och drivs av den slumpmässiga aktiviteten hos molekyler i en lösning. Molekyler rör sig från ett område med hög koncentration, där det finns många av dem tätt packade tillsammans, till ett område med låg koncentration, där det finns färre molekyler placerade längre ifrån varandra. Små molekyler kan uppnå membrantransport genom att diffundera genom cellmembranet. Diffusionshastigheten kan påverkas av många saker, inklusive cellmembranets sammansättning och molekylens storlek och laddning. Den mest kända typen av passiv diffusion är osmos, en process som involverar förflyttning av vattenmolekyler från ett område med hög koncentration till ett område med lägre koncentration.
Underlättad diffusion involverar användningen av membrantransportproteiner inom cellmembranet som kallas kanalproteiner. Dessa proteiner fungerar som porer i cellmembranet och låter vattenlösliga partiklar passera igenom, men hindrar passagen av lipofila eller ”fettälskande” molekyler. Diffusion följer samma verkningsmekanism, med molekyler som rör sig från områden med hög koncentration till områden med låg koncentration.
Primär aktiv transport använder energi för att flytta joner och molekyler från områden med hög koncentration till områden med låg koncentration. Den energi som krävs för att primär aktiv transport ska ske är vanligtvis i form av en nukleotid som kallas adenosintrifosfat (ATP). En av de vanligaste formerna av aktiv transport är natrium-kaliumpumpen, som hjälper cellerna att upprätthålla en elektrisk laddning som kallas vilopotentialen, och som även kontrollerar cellvolymen. Natrium-kalium-pumpen flyttar natriumjoner till utsidan av cellen och släpper ut kaliumjoner i cellens cytoplasma.
Sekundär aktiv transport använder membrantransportproteiner som kallas antiporters och symporters. Antiportörer flyttar joner och molekyler genom att transportera en typ av partikel mot dess vanliga koncentrationsgradient, från låg till hög koncentration, medan den andra typen av partikel transporteras på normalt sätt, från hög till låg koncentration. Symportörer transporterar två olika typer av molekyler eller joner över cellmembranet samtidigt och i samma riktning.