Gyvūnų ląstelės turi jas supančią selektyviai pralaidžią membraną, kuri atskiria vidinį ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos. Procesas, kurio metu jonai ir mažos tirpios molekulės arba tirpios medžiagos praeina per ląstelės membraną, yra žinomas kaip membranos pernešimas. Šios molekulės paprastai yra medžiagos, būtinos ląstelės funkcionavimui ir palaikymui, pavyzdžiui, gliukozė ir aminorūgštys. Yra keturi pagrindiniai membranos transportavimo tipai: pasyvi difuzija arba tiesiog difuzija; palengvinta difuzija; pirminis aktyvus transportas; ir antrinis aktyvusis transportas. Daugelis šių transportavimo mechanizmų apima specializuotų baltymų molekulių, esančių ląstelės membranoje, vadinamų membranos transportavimo baltymais, naudojimą.
Pasyvi difuzija vyksta spontaniškai ir yra nulemta atsitiktinio molekulių aktyvumo tirpale. Molekulės juda iš didelės koncentracijos zonos, kur daug jų yra tankiai susikaupusios, į mažos koncentracijos sritį, kur toliau vienas nuo kito nutolusių molekulių yra mažiau. Mažos molekulės gali pasiekti membranos transportavimą difunduodamos per ląstelės membraną. Difuzijos greitį gali paveikti daugelis dalykų, įskaitant ląstelės membranos sudėtį ir molekulės dydį bei krūvį. Labiausiai žinoma pasyvios difuzijos rūšis yra osmosas, procesas, apimantis vandens molekulių judėjimą iš didelės koncentracijos srities į mažesnės koncentracijos sritį.
Supaprastinta difuzija apima membranos transportavimo baltymų, vadinamų kanalo baltymais, naudojimą ląstelės membranoje. Šie baltymai veikia kaip ląstelės membranoje esančios poros, leidžiančios pro ją prasiskverbti vandenyje tirpioms dalelėms, tačiau neleidžiama lipofilinėms arba „riebalą mėgstančioms“ molekulėms. Difuzija vyksta pagal tą patį veikimo mechanizmą, kai molekulės juda iš didelės koncentracijos sričių į mažos koncentracijos sritis.
Pirminis aktyvus transportas naudoja energiją jonams ir molekulėms perkelti iš didelės koncentracijos sričių į mažos koncentracijos sritis. Energija, reikalinga pirminiam aktyviam transportavimui, paprastai yra nukleotido, vadinamo adenozino trifosfatu (ATP), pavidalu. Viena iš dažniausiai pasitaikančių aktyvaus transportavimo formų yra natrio-kalio siurblys, kuris padeda ląstelėms išlaikyti elektros krūvį, žinomą kaip ramybės potencialas, ir taip pat kontroliuoja ląstelių tūrį. Natrio-kalio siurblys perkelia natrio jonus į ląstelės išorę ir išskiria kalio jonus į ląstelės citoplazmą.
Antrinis aktyvus transportas naudoja membraninius transportavimo baltymus, vadinamus antiporteriais ir simporteriais. Antiporteriai judina jonus ir molekules pernešdami vienos rūšies daleles prieš įprastą koncentracijos gradientą, nuo mažos iki didelės koncentracijos, o kito tipo daleles transportuoja įprastu būdu, nuo didelės iki mažos koncentracijos. Symporters per ląstelės membraną tuo pačiu metu ir ta pačia kryptimi perneša dviejų skirtingų tipų molekules arba jonus.