Le particelle cariche come gli ioni di sodio e di potassio non possono attraversare le membrane cellulari, quindi devono passare attraverso le proteine dei canali ionici in diffusione facilitata, o essere spinte attraverso l'energia tramite il trasporto attivo. In entrambi In questi casi, una struttura proteica che attraversa l'intero spessore della membrana consente il passaggio di particelle cariche che normalmente verrebbero respinte dalla membrana.
Se il passaggio di ioni attraverso una membrana cellulare richiede qualsiasi apporto di energia dipende dalle concentrazioni relative di quegli ioni all'interno e all'esterno della cellula. In alcuni casi, come con sodio e potassio, le cellule devono mantenere le concentrazioni di ogni tipo di ioni sbilanciato tra l'interno e l'esterno della cellula. Poiché ciò non può essere ottenuto con la diffusione passiva, la cella deve utilizzare il trasporto attivo.
Le proteine di trasporto, nel caso di trasporto attivo, sono in grado di utilizzare energia per forzare particelle cariche da una regione di concentrazione minore a un'area di maggiore concentrazione. Questa energia è generalmente energia chimica da ATP, anche se vengono utilizzati anche altri tipi di energia, inclusi i gradienti di elettroni e l'energia della luce. Il trasporto attivo a volte utilizza l'energia delle particelle che si spostano da alte a basse concentrazioni per alimentare altre particelle che si spostano da basse a alte concentrazioni.
