膜运输蛋白之一。也看作一类特殊的载体蛋白，能驱使特定的离子逆电化学梯度穿过质膜，同时消耗ATP形成的能源，属于主动运输。离子泵本质是受外能驱动的可逆性ATP酶。外能可以是电化学梯度能、光能等。被活化的离子泵水解ATP，与水解产物磷酸根结合后自身发生变构，从而将离子由低浓度转运到高浓度处，这样ATP的化学能转变成离子的电化学梯度能。目前已知的离子泵有多种，每种离子泵只转运专一的离子。
Na -K 泵 存在于动、植物细胞质膜上，它有大小两个亚基，大亚基催化ATP水解，小亚基是一个糖蛋白。大亚基以亲Na 态结合Na 后，触发水解ATP。每水解一个ATP释放的能量输送3个Na 到胞外，同时摄取2个K 入胞，造成跨膜梯度和电位差，这对神经冲动传导尤其重要，Na -K 泵造成的膜电位差约占整个神经膜电压的80％。若将纯化的Na -K 泵装配在红细胞膜囊泡（血影）上，人为地增大膜两边的Na 、K 梯度到一定程度，当梯度所持有的能量大于ATP水解的化学能时，Na 、K 会反向顺浓差流过Na -K 泵，同时合成ATP。这种可逆现象是离子泵的普遍性质。
Ca2 泵 分布在动、植物细胞质膜、线粒体内膜、内质网样囊膜（SER-like organelle）、动物肌肉细胞肌质网膜上，是由1000个氨基酸的多肽链形成的跨膜蛋白，它是Ca2 激活的ATP酶，每水解一个ATP转运两个Ca2 到细胞外，形成钙离子梯度。通常细胞质游离Ca2 浓度很低，约10-7～10-8摩尔/升，细胞间液Ca2 浓度较高，约5×10-3摩尔/升。胞外的Ca2 即使很少量涌入胞内都会引起胞质游离Ca2 浓度显著变化，导致一系列生理反应。钙流能迅速地将细胞外信号传入细胞内，因此Ca2 是一种十分重要的信号物质。线粒体内腔、肌质网、内质网样囊腔中含高浓度的Ca2 ，浓度大于10-5摩尔/升，名为“钙库”。在一定的信号作用下Ca2 从钙库释放到细胞质，调节细胞运动、肌肉收缩、生长、分化等诸多生理功能。
