Các hạt tích điện như ion natri và kali không thể đi qua màng tế bào, vì vậy chúng phải đi qua các protein kênh ion trong sự khuếch tán thuận lợi hoặc được đẩy qua việc sử dụng năng lượng thông qua vận chuyển tích cực. Trong cả hai những trường hợp này, cấu trúc protein kéo dài toàn bộ độ dày của màng cho phép các hạt tích điện mà bình thường sẽ bị màng đẩy đi qua.
Việc các ion đi qua màng tế bào có cần bất kỳ năng lượng đầu vào hay không phụ thuộc vào nồng độ tương đối của các ion đó bên trong và bên ngoài tế bào. Trong một số trường hợp, cũng như natri và kali, tế bào cần giữ cho nồng độ của từng loại ion không cân bằng giữa bên trong và bên ngoài tế bào. Bởi vì điều này không thể đạt được với sự khuếch tán thụ động, tế bào phải sử dụng vận chuyển tích cực.
Các protein vận chuyển, trong trường hợp vận chuyển tích cực, có khả năng sử dụng năng lượng để buộc các hạt mang điện từ vùng có nồng độ nhỏ hơn sang vùng có nồng độ lớn hơn. Năng lượng này nói chung là năng lượng hóa học từ ATP, mặc dù các dạng năng lượng khác, bao gồm gradient điện tử và năng lượng ánh sáng, cũng được sử dụng. Vận chuyển tích cực thậm chí đôi khi sử dụng năng lượng từ các hạt chuyển động từ nồng độ cao đến thấp để cung cấp năng lượng cho các hạt khác chuyển động từ nồng độ thấp đến cao.
