大多数生物溶质是带电的有机或无机分子。细胞膜是疏水性的，因此是分离它们的有效屏障，允许形成梯度，这可以被利用，例如，在产生能量时。膜运输工具携带溶质穿过细胞膜，否则这些溶质是无法渗透的。主动运输过程所需的能量来自ATP周转或利用离子梯度。
ATP驱动的运输工具可分为三大类： P型ATP酶；F型或V型ATP酶和ATP结合盒运输器。其中第一类，P型ATP酶，是多聚体蛋白，（主要）运输无机阳离子。第二种，F型或V型ATP酶，是质子偶联马达，可以作为运输器或马达发挥作用。最后，是ATP结合盒式转运器，大量参与药物处置以及运输内源性溶质。
人类基因组中第二大膜蛋白家族是溶质载体（SLC）家族。在溶质载体家族中，运输的溶质种类繁多，从简单的无机离子到氨基酸和糖类，再到相对复杂的有机分子如血红蛋白。溶质载体家族包括65个家族的近400个成员。其中许多在它们所携带的溶质方面是重叠的。
