物質運輸 物質的跨膜運輸大體可分為被動運輸、主動運輸和膜動運輸 3大類（見生物膜離子通道）。
被動運輸包括單純擴散及促進擴散，兩者都是在濃度梯度（或更廣義地在電化學位梯度）的驅動下，向平衡態進行的跨膜擴散運動。用脂質分子旋轉異構化所導致的“空腔”的形式和傳播，可部分解釋小分子、脂溶性物質的跨膜單純擴散；而用膜中蛋白質“通道”的存在則能解釋生物膜中單純擴散的高效性，如大腸桿菌外膜中脂蛋白形成的通道、細胞之間“縫隙聯結”處蛋白質形成的通道。促進擴散是膜上載體蛋白通過與被運輸物質的可逆結合而促進物質的跨膜運輸，表現出比單純擴散高得多的運輸速率和選擇性。人紅細胞膜對葡萄糖的運輸、氧化磷酸化的解偶聯劑對H+的運輸及一些離子載體對特定離子的運輸等，都屬于促進擴散之列。纈氨酶素對K+的運輸、尼日利亞菌素對K+/H+的交換運輸都屬于“移動型離子載體”。哺乳類細胞的運輸系統中，膜上載體蛋白要比纈氨霉素等大得多，往往嵌入整個膜中，因此不能在膜的兩側之間來回移動。此時形成門控通道，靠蛋白質構象轉換跨膜運輸物質；而門控特性保證了和被運輸物質的選擇結合性。紅細胞膜上帶3蛋白對HC婣/Cl-的交換跨膜擴散即是一個很好的例子。
主動運轉是物質逆著電化學位梯度跨膜運輸的過程，必須有其他能量偶聯輸入。例如，動物細胞膜上的 Na+、K+-ATP酶靠ATP的水解，逆濃度梯度驅動Na+從細胞內向外運輸，同時使K+向細胞內運輸，從而維持正常生理條件下細胞內、外的 Na+、K+濃度梯度。主動運輸的能量來源除 ATP外，還可來自光能、氧化磷酸化釋放的能量、質子電化學位梯度以及Na+梯度等。主動運輸中尚有一種在運輸過程中被運輸物質在膜上被轉化的“基團轉移”。如膜上γ-谷氨酰轉肽酶使氨基酸轉化成二肽，再進入細胞；細菌磷酸烯醇丙酮酸轉磷酸化酶運輸系統使糖轉化成磷酸糖而進入細胞。
膜動運輸是借膜的變形將大分子、配體、菌體等物質攝入細胞而將蛋白質、多糖等分泌出細胞的過程。其中通過膜上受體中介的內吞作用是個很重要的細胞學過程。以細胞攝入膽固醇為例：體液中的LDL（低密度脂蛋白）先和質膜上被膜穴處的LDL受體結合，然后被膜穴內凹形成被膜囊泡，在細胞內脫被膜后形成內含體，內含體很快酸性化使配體和受體解離，進而分裂成帶配體及帶受體的囊泡，帶配體的囊泡以后和溶酶體融合。此時，LDL被水解，釋放出膽固醇供細胞之用。帶受體的囊泡則和質膜融合，使受體再次被利用。鐵傳遞蛋白、胰島素、上皮生長因子、許多毒素和病毒等亦是通過這一途徑進入細胞的（見內吞與外排）。