膜通道

生物物理学家测量电流通过细胞膜发现，一般来说，细胞膜的电导比仅由磷脂和固醇组成的膜双分子层大得多。这种较大的电导被认为是由细胞膜的蛋白质。在记录仪器上，流过薄膜的电流通常表现为一系列不同高度的脉冲。这些脉冲表示电流流过明渠，而明渠只是由内在蛋白质遍历的脂质双分子层。当没有通道打开时，没有明显的电流流过膜;当多个频道打开时，会记录多个爆发。

从广泛的细胞膜中分离和分析了丰富多样的通道。它们都含有大量的固有蛋白质氨基酸序列,遍历膜，清楚地形成一个特定的孔，或孔。某些通道自发地打开和关闭。有些是通过信号物质的化学作用打开的，比如钙，乙酰胆碱,或甘氨酸，而其他的则是通过膜上的电势变化来控制的。通道可能具有狭窄的特异性，只允许通过钾或钠，或广泛的特异性，允许所有带正电荷的离子通过(阳离子)或所有带负电荷的离子(阴离子)．有一种叫做间隙连接的通道，允许分子细胞对之间(见下文细胞基质和细胞间通讯)．

容量为的通道的门控离子运输是许多神经-神经、神经-肌肉和神经-腺体相互作用的基础，这些相互作用是神经生物学行为的基础。这些行动取决于电势细胞膜的，这是随流行而变化的成分在细胞的环境．例如，如果在分离两种不同氯化钾溶液的膜中存在一个只允许钾离子的通道，带正电的钾离子倾向于通过通道的浓度梯度向下流动。带负电荷的氯离子留在后面。这种电荷的分离在膜上形成了电势，称为扩散的潜力。这个电位的大小取决于，除其他因素外，在膜上的渗透离子浓度的差异。细胞膜通常包含有不同离子特异性的通道，每个通道根据通过细胞膜的离子的渗透性和浓度比对膜的整体电位有贡献。由于通道通常是门控的，膜的电位是由哪些通道是打开的决定的;这反过来又取决于信号分子的浓度，并可能根据膜电位本身随时间而变化。

大多数细胞的钠浓度大约是普通细胞的10倍离子外钾离子比内钾离子浓度相反。游离钙离子在细胞外的浓度是细胞内的1万倍。因此，钠、钾和钙选择性膜通道通过允许这些离子扩散过细胞膜并引起膜电势波动，经常充当神经细胞信号的传递器。离子扩散会改变细胞发挥功能所必需的离子浓度。离子泵的作用可恢复离子的适当分布(见下文初级主动输运)．

易化扩散

许多不能穿透脂质双分子层的水溶性分子太大，无法通过开放通道。这一类包括糖和氨基酸。有些离子也不能扩散通过渠道。这些重要物质通过细胞膜转运蛋白的作用进入和离开细胞，细胞膜转运蛋白像通道一样，是贯穿细胞膜的固有蛋白质。与通道不同，转运蛋白分子不是简单地在膜上打开孔。相反，它们呈现在膜的一侧，分子通过化学吸引力与之结合。结合位点是高度特异性的，通常只适合一种类型的原子结构分子．当分子附着在结合位点上时，然后，在一个尚未完全理解的过程中，转运蛋白将其带过膜，并在另一侧释放。

这种作用被认为是一种扩散，因为运输的分子向下移动其浓度梯度，从高浓度到低浓度。要激活转运蛋白的作用，除了转运分子的化学结合之外，不需要其他的能量。这种作用在转运蛋白类似于催化，除了分子(在这个上下文称为底物)催化不了化学反应而是它们自己的跨细胞膜易位。两种这样的基质是葡萄糖还有碳酸氢根离子。