W sytuacji, gdy substancje wielkocząsteczkowe nie przenikają przez błonę komórkową, to za wymianę substancji odpowiedzialne są głównie białka transportowe (czynią to poprzez dyfuzję ułatwioną lub transport aktywny). Mogą aktywnie przemieszczać cząsteczki substancji wbrew gradientowi stężeń (wielkość określająca zmiany stężenia roztworu na danej przestrzeni) lub wspomagać dyfuzję (w biologii jest to proces samorzutnego rozprzestrzeniania się cząsteczek lub w danym ośrodku). Proces ten pozwala utrzymywać homeostazę (zasadniczo sprowadza się to do utrzymania stanu stacjonarnego płynów wewnątrz i - w organizmach wielokomórkowych - zewnątrzkomórkowych) nawet pojedynczej komórce.
