Det fosfolipid-dobbeltlag, som er vist nedenfor, og som udgør cellemembranen, er delvist permeabelt . Det betyder, at det selektivt forhindrer store, polære molekyler og visse ioner i at passere ind i eller ud af cellen. Transportproteiner bruges derfor til at flytte dem, så de stort set passerer membranen.
Der findes to typer transportproteiner: transportører og kanaler. Kanalproteiner er vandfyldte porer, der gør det muligt for ladede stoffer (som f.eks. ioner) at diffundere gennem membranen ind i eller ud af cellen. De udgør i det væsentlige en tunnel, hvor sådanne polære molekyler kan bevæge sig gennem det upolære eller hydrofobiske indre af dobbeltlaget.
Molekylet bevæger sig gennem kanalproteinet ned ad dets koncentrationsgradient eller med andre ord fra et område med højere koncentration til et område med lavere koncentration. Denne proces kaldes faciliteret diffusion.
De fleste kanalproteiner er gated, hvilket betyder, at en del af proteinmolekylet på indersiden af membranen kan bevæge sig for at lukke porten. Dette giver mere kontrol over ionudvekslingen .