Živalske celice imajo selektivno prepustno membrano, ki jih obdaja, ki ločuje notranjo vsebino celice od zunanjega okolja. Proces, s katerim ioni in majhne topne molekule ali raztopine prehajajo skozi celično membrano, je znan kot membranski transport. Te molekule so običajno snovi, ki so ključne za delovanje in vzdrževanje celice, kot so glukoza in aminokisline. Obstajajo štiri glavne vrste membranskega transporta: pasivna difuzija ali preprosto difuzija; olajšana difuzija; primarni aktivni transport; in sekundarni aktivni promet. Mnogi od teh transportnih mehanizmov vključujejo uporabo specializiranih proteinskih molekul, ki se nahajajo v celični membrani, imenovanih membranski transportni proteini.
Pasivna difuzija se pojavi spontano in jo poganja naključna aktivnost molekul v raztopini. Molekule se premaknejo iz območja z visoko koncentracijo, kjer jih je veliko gosto zloženih skupaj, v območje nizke koncentracije, kjer je manj molekul, ki so bolj oddaljene. Majhne molekule lahko dosežejo membranski transport z difuzijo skozi celično membrano. Na hitrost difuzije lahko vpliva veliko stvari, vključno s sestavo celične membrane ter velikostjo in nabojem molekule. Najbolj znana vrsta pasivne difuzije je osmoza, proces, ki vključuje premikanje vodnih molekul iz območja z visoko koncentracijo v območje z nižjo koncentracijo.
Olajšana difuzija vključuje uporabo membranskih transportnih proteinov znotraj celične membrane, imenovanih kanalne beljakovine. Te beljakovine delujejo kot pore v celični membrani, kar omogoča prehod vodotopnim delcem, vendar preprečujejo prehod lipofilnih ali “maščobno ljubečih” molekul. Difuzija poteka po istem mehanizmu delovanja, pri čemer se molekule premikajo iz območij visoke koncentracije v območja z nizko koncentracijo.
Primarni aktivni transport uporablja energijo za premikanje ionov in molekul iz območij visoke koncentracije v območja z nizko koncentracijo. Energija, potrebna za primarni aktivni transport, je običajno v obliki nukleotida, imenovanega adenozin trifosfat (ATP). Ena najpogosteje pojavljajočih se oblik aktivnega transporta je natrijevo-kalijeva črpalka, ki pomaga celicam vzdrževati električni naboj, znan kot potencial mirovanja, in tudi nadzoruje prostornino celic. Natrijevo-kalijeva črpalka premakne natrijeve ione na zunanjost celice in sprosti kalijeve ione v celično citoplazmo.
Sekundarni aktivni transport uporablja membranske transportne beljakovine, imenovane antiporterji in simporterji. Antiporterji premikajo ione in molekule tako, da prenašajo eno vrsto delcev proti običajnemu koncentracijskemu gradientu, od nizke do visoke koncentracije, medtem ko prenašajo drugo vrsto delcev na običajen način, od visoke do nizke koncentracije. Symporterji prenašajo dve različni vrsti molekul ali ionov čez celično membrano hkrati in v isti smeri.