Die Zellmembran wird als selektiv durchlässig bezeichnet, weil sie bestimmte Stoffe passieren lässt, während sie den Durchgang anderer behindert. Die eigentliche Struktur der Zellmembran ermöglicht den freien Durchgang oder schränkt die Bewegung von Stoffen durch die Membran. Drei Möglichkeiten, wie die Zellmembran die Bewegung von Substanzen steuert, sind einfache Diffusion, erleichterte Diffusion und aktiver Transport.
Die Zellmembran oder Plasmamembran besteht aus einer Lipiddoppelschicht, in der sich Phospholipide in einer Doppelschicht aneinanderreihen, wobei ihre hydrophoben Schwänze einander zugewandt sind und ihre wasserliebenden Köpfe zum Äußeren und Inneren der Zelle gerichtet sind. In diese Doppelschicht eingebettet sind verschiedene Proteine, die eine Rolle bei der Kontrolle der Passage von Substanzen spielen.
Durch einfache Diffusion bewegen sich bestimmte Stoffe wie Wasser, Sauerstoff und Kohlendioxid von einem Bereich hoher Konzentration in einen Bereich niedriger Konzentration. Diese Art der Bewegung benötigt keine Energie, da sich die Substanzen ihren Konzentrationsgradienten hinab bewegen. Bei der erleichterten Diffusion passieren Ionen und größere Moleküle einen Kanal entlang ihres Konzentrationsgradienten. Die erleichterte Diffusion benötigt auch keine Energie.
Aktiver Transport benötigt Energie, um die Pumpen anzutreiben, die Substanzen entgegen ihrem Konzentrationsgradienten von einer Seite der Membran zur anderen befördern. Zur Veranschaulichung bewegt die Natrium-Kalium-Pumpe mithilfe des Energiemoleküls ATP drei Natriumionen aus und zwei Kaliumionen in die Zelle.
