運輸過程借助于穿越脂雙分子層的通道蛋白完成。通道蛋白中心是親水性小孔，不同種類的通道蛋白可分別運輸離子，水等小分子。主要運輸離子的通道蛋白也稱為離子通道，對離子具有高度親和力和高度選擇性。離子通道運輸速率高，每秒運輸離子數量多達幾百萬個，載體蛋白每秒運載的分子數目則不足一千個。某些離子通道蛋白星關閉狀態，在接受特定信號刺激時發生構象的變化而開啟，開放時間不超過幾毫秒，隨即關閉，相當于閘門，也稱為閘門離子通道。
根據閘門離子通道開啟信號的不同分為3類。第一類是電壓門通道，通道的開、閉受膜電位變化控制，如Na+通道、K+通道等。第二類是配體門通道，通道的開、閉受化學物質調節，研究較深入的是乙酰膽堿受體通道。第三類是應力激活通道，通道蛋白感受機械應力而改變構象，開啟通道。如內耳聽覺毛細胞頂部的聽毛就具有這種通道，聲波刺激在耳蝸內轉換成機械振動，可引起聽毛傾斜，牽動聽毛上應力活化的K+通道，K+流人內耳毛細胞，使毛細胞發生去極化，產生聽覺信號。
閘門離子通道的瞬時開關有利于細胞各種功能活動依次進行。神經沖動引起骨骼肌收縮的整個反應過程至少有4種閘門離子通道被依次激活，順序開放和關閉。
①當沖動到達神經末梢，神經細胞膜發生去極化，膜電位降低，引起神經末梢膜上的電壓閘門Ca2+通道開放，膜外高濃度的Ca2+迅速進人神經末梢，刺激分泌神經遞質——乙酰膽堿。
②釋放的乙酰膽堿與肌肉細胞膜上的配體閘門通道上的特異部位結合，閘門瞬間開放，Na+大量進入細胞，引起肌細胞膜電位改變，膜局部去極化。
③肌肉細胞膜的局部去極化又使其膜上的電壓閘門Na+通道開放，更多的Na+進入肌細胞，去極化擴展到整個肌細胞膜。
④肌細胞膜去極化又引起肌細胞內肌質網上的Ca2+通道開放，從肌質網內流人細胞質，肌細胞內Ca2+濃度急劇升高，引發肌原纖維收縮。