Les protéines porteuses permettent, mais limitent, la diffusion des particules à travers une membrane cellulaire qui leur est imperméable. Ce sont un type majeur de protéines utilisées en diffusion facilitée, les autres étant des protéines de canal. Contrairement aux protéines de canal qui restent ouvertes pour le passage des particules, les protéines porteuses ne sont ouvertes que d'un côté à la fois, acceptant une seule particule, se fermant de ce côté et s'ouvrant de l'autre.
Les protéines porteuses sont des molécules très importantes intégrées dans les membranes des cellules. Il existe de nombreux types de molécules et d'ions, y compris les grosses molécules polaires ou chargées, qui ne peuvent pas traverser la membrane cellulaire. En diffusion facilitée, ces particules sont en concentration plus faible à leur destination prévue qu'elles ne le sont sur leur côté d'origine de la membrane, et se déplacent donc spontanément à travers les protéines porteuses.
Les protéines porteuses sont également utilisées dans le transport actif où les particules se déplacent vers une zone de concentration plus élevée. Dans ces cas, les protéines porteuses ont besoin d'énergie pour déplacer les particules visées. Cette énergie provient généralement de l'ATP, bien qu'elle puisse également provenir du déplacement d'une seconde particule d'une concentration plus élevée à une concentration plus faible ou, chez certaines bactéries, en utilisant directement l'énergie solaire. Les protéines porteuses et les protéines de canal sont généralement conçues pour transporter un seul type de particule.
