Der Transport von Molekülen und Ionen ist eine der wichtigsten Aufgaben der Membranproteine. Dadurch kann das Ionenmilieu der Zelle aufrecht erhalten werden. Bei Störungen der Transportsysteme kommt es daher zu schweren Zellschädigungen bis zu Organausfällen. In Darm oder Niere resultieren Resorptions- oder Sekretionsstörungen.
Die in Wasser gelösten Ionen strömen durch vorgeformte Poren ("Kanäle") oder mittels Carrierproteinen (erleichtete Diffusion) durch den ansonsten hydrophoben Lipid-Doppellayer der Zellmembran.
Die Triebkräfte dafür sind Konzentrationsgradienten und das elektrische
Membranpotential (entsprechend der Nernst-Gleichung
bzw. für mehrere Ionen die Goldmann-Gleichung).
Da der Intrazellulärraum negativ gegenüber den Außenraum geladen ist, erfolgt
der Einstrom positiver Ionen leichter als der von negativen Teilchen.
Gegen einen Konzentrations- oder Potentialgradienten kann ein Ionentransport nur unter Energieaufwand erfolgen. Die dafür notwendigen Carrierproteine gewinnen die benötigte Energie entweder