亲水的极性分子和离子等代谢物质借助膜运输蛋白顺浓度梯度扩散的过程。属于被动运输。
载体蛋白（carrier protein） 糖、氨基酸，核苷酸等水溶性水分子一般由载体蛋白运载。载体蛋白是多回旋折叠的跨膜蛋白质，它与被传递的分子特异结合使其越过质膜。其机制是载体蛋白分子的构象可逆地变化，与被转运分子的亲和力随之改变而将分子传递过去。少数情况下也可能载体与被转运分子的复合物发生180°旋转，从而把该分子送到膜的另一侧。载体蛋白运输物质的动力学曲线具有“膜结合酶”的特征，运输速度在一定浓度时达到饱和。但载体蛋白不是酶，它与被运载分子不是共价结合，此外它不仅加快运输速度，也增大物质透过质膜的量。载体蛋白与运载分子有特异的结合位点，能被竞争性抑制物占据，非竞争性抑制物亦可与载体蛋白在点之外结合，改变其构象，阻断运输。
通道蛋白（channelprotein） Ca2 、Na 、K 、Cl-、HCO3-等离子能经膜上的孔道扩散。又名孔道蛋白。构成跨膜的亲水性通道，允许适当大小，携带一定电荷的溶质通过，故称为“离子通道”（ionchannel）。一种离子通道只通过某种离子，选择性较高。离子通道运输速度也很高，约106个离子/秒，比任何载体蛋白的运输速度大几十到上百倍。它不被“饱和”，动力学曲线是一斜线，但由于孔道蛋白分子对通过的离子有一定的电吸引，限定了它的最大运输速度。
离子通道有两类，一类持续开放，例如K 漏通道（K leakchannel），K 由此通道扩散，在膜电压—75mV时，出胞和入胞的K 一样多，达到动态平衡，起到调节和维持一定膜电压的作用。另一类通道间断开放，在某些因素作用时才开放，故称为门通道（gatedchan-nel），共有三种：（1）电压-门通道，对跨膜电压的变化发生反应。例如神经冲动传到神经末梢时，末梢质膜上的Ca2 -电压门通道暂时开放，Ca2 涌入末梢内，促使其释放神经递质。（2）配体-门通道，当配体与膜表面特异受体结合后，通道开放。配体可以是神经递质、离子、核苷酸等各种信号物质。如神经-肌肉接头处，肌膜乙酰胆碱受体即是一个乙酰胆碱控制的Na -K 通道，神经末梢释放乙酰胆碱与受体结合，通道开放，Na 内流，然后K 外流，造成肌膜去极化，如此将化学信号转变为电信号，最后导致肌肉收缩。（3）机械-门通道，机械性触碰使门通道开启，信号物离子流入引起生物体反应。含羞草在被人触摸时叶片迅速闭合，草履虫碰撞异体时退缩，即是实例。
