Si dice che la membrana cellulare sia selettivamente permeabile perché lascia passare certe sostanze mentre limita il passaggio di altri. L'effettiva struttura della membrana cellulare consente il libero passaggio o limita il movimento di sostanze attraverso il membrana. Tre modi in cui la membrana cellulare controlla il movimento delle sostanze è semplice diffusione, diffusione facilitata e trasporto attivo.
La membrana cellulare, o membrana plasmatica, consiste in un doppio strato lipidico in cui i fosfolipidi si allineano in un doppio strato con le loro code idrofobiche rivolte l'una verso l'altra e le loro teste amorevoli rivolte verso l'esterno e l'interno della cellula. Incorporati in questo doppio strato sono varie proteine che svolgono un ruolo nel controllo del passaggio delle sostanze.
Con la semplice diffusione, alcune sostanze come acqua, ossigeno e biossido di carbonio si spostano da un'area ad alta concentrazione a un'area a bassa concentrazione. Questo tipo di movimento non richiede energia perché le sostanze si muovono lungo i loro gradienti di concentrazione. Nella diffusione facilitata, gli ioni e le molecole più grandi passano attraverso un canale lungo i loro gradienti di concentrazione. Anche la diffusione facilitata non richiede energia.
Il trasporto attivo richiede energia per alimentare le pompe che spostano le sostanze da un lato della membrana all'altra contro i loro gradienti di concentrazione. Per illustrare, la pompa di sodio-potassio muove tre ioni di sodio e due ioni di potassio nella cellula usando la molecola di energia ATP.
