Un ion es un átomo que tiene una carga eléctrica específica. La bicapa de lípidos, o bicapa de fosfolípidos, de la membrana celular es un saco protector cuya función es eliminar el agua y otras sustancias y el contenido de las células. Los iones no pueden atravesar esta bicapa lipídica por sí solos: deben transportarse a través de proteínas.

Membrana repelente

Los fosfolípidos son moléculas de grasa especiales que contienen un grupo fosfato y dos ácidos grasos unidos a una "columna vertebral" de glicerol. Las membranas celulares están formadas por dos capas de fosfolípidos. Las capas están dispuestas con sus "colas" de ácidos grasos que apuntan una hacia la otra para formar una superficie hidrofóbica o repelente del agua. Esto mantiene el contenido celular y el fluido circundante fuera. Cuando la célula necesita transportar un ion a través de esta barrera, utiliza una puerta especial llamada proteína de transporte. Estas proteínas vienen en tres tipos principales.

Bombas hidrolíticas

Un "gradiente" implica un cambio de grado. Los gradientes de concentración química marcan la transición entre el interior y el exterior de las células. El "potencial eléctrico" de una membrana celular se refiere a su carga eléctrica. Las bombas son proteínas de transporte que mueven los iones contra el gradiente químico o el potencial eléctrico de la bicapa de fosfolípidos. Este transporte activo es similar a forzar a que algo fluya aguas arriba; el gradiente de concentración o el potencial eléctrico actúa contra el movimiento del ion, por lo que la bomba debe usar energía para empujarlo. Esta energía se genera por hidrólisis, rompiendo los enlaces químicos, del trifosfato de adenosina, o ATP, el combustible celular principal.

Canales de cruce

Las proteínas del canal son proteínas transportadoras que mueven iones a través del membrana celular con un gradiente químico o potencial eléctrico. Esto significa que los iones ya se sienten atraídos química o eléctricamente por el lugar al que van: la proteína del canal simplemente abre una puerta para que puedan llegar allí. Los canales de potasio son los más comunes y casi siempre están abiertos porque son parte de la bomba de potasio de sodio, el mecanismo que mantiene las membranas celulares intactas. Los canales para otros elementos se abren en respuesta a señales bioquímicas específicas.

Transportadores activos

Los transportadores son proteínas especiales que se unen a iones específicos y los transportan uno a uno o en grupos muy pequeños a través de la membrana celular. . Un unportador se une a un solo tipo de ion y lo lleva con el gradiente de concentración. Los simportadores se etiquetan junto con los iones que se mueven con el gradiente de concentración y "toman prestada" su energía para forzar a sus iones transportados contra el gradiente o el potencial. Los antiportadores usan el canal abierto por un ion que se mueve con el gradiente o potencial para forzar su ion transportado en la dirección opuesta a través de la membrana.