Las células animales tienen una membrana selectivamente permeable que las rodea que separa el contenido interior de la célula del ambiente exterior. El proceso por el cual los iones y las pequeñas moléculas solubles, o solutos, pasan a través de la membrana celular se conoce como transporte de membrana. Estas moléculas suelen ser sustancias vitales para la función y el mantenimiento de la célula, como la glucosa y los aminoácidos. Hay cuatro tipos principales de transporte de membrana: difusión pasiva, o simplemente difusión; difusión facilitada; transporte activo primario; y transporte activo secundario. Muchos de estos mecanismos de transporte implican el uso de moléculas de proteínas especializadas ubicadas en la membrana celular llamadas proteínas de transporte de membrana.
La difusión pasiva ocurre espontáneamente y es impulsada por la actividad aleatoria de las moléculas en una solución. Las moléculas se mueven desde un área de alta concentración, donde hay muchas de ellas densamente juntas, a un área de baja concentración, donde hay menos moléculas espaciadas más separadas. Las moléculas pequeñas pueden lograr el transporte de la membrana al difundirse a través de la membrana celular. La velocidad de difusión puede verse afectada por muchas cosas, incluida la composición de la membrana celular y el tamaño y la carga de la molécula. El tipo más conocido de difusión pasiva es la ósmosis, un proceso que implica el movimiento de moléculas de agua desde un área de alta concentración a un área de menor concentración.
La difusión facilitada implica el uso de proteínas de transporte de membrana dentro de la membrana celular llamadas proteínas de canal. Estas proteínas actúan como poros en la membrana celular, permitiendo el paso de partículas solubles en agua, pero evitando el paso de moléculas lipofílicas o “amantes de la grasa”. La difusión sigue el mismo mecanismo de acción, con moléculas que se mueven de áreas de alta concentración a áreas de baja concentración.
El transporte activo primario utiliza energía para mover iones y moléculas de áreas de alta concentración a áreas de baja concentración. La energía requerida para que tenga lugar el transporte activo primario generalmente tiene la forma de un nucleótido llamado adenosina trifosfato (ATP). Una de las formas más comunes de transporte activo es la bomba de sodio-potasio, que ayuda a las células a mantener una carga eléctrica conocida como potencial de reposo, y también controla el volumen celular. La bomba de sodio-potasio mueve los iones de sodio al exterior de la célula y libera iones de potasio en el citoplasma de la célula.
El transporte activo secundario utiliza proteínas de transporte de membrana llamadas antiportadores y simportadores. Los antiportadores mueven iones y moléculas transportando un tipo de partícula contra su gradiente de concentración habitual, de baja a alta concentración, mientras transportan el otro tipo de partícula de la manera normal, de alta a baja concentración. Los Symporters transportan dos tipos diferentes de molécula o ion a través de la membrana celular al mismo tiempo y en la misma dirección.