結構生物化學/膜蛋白/協同轉運蛋白
協同轉運蛋白是用於輸出或輸入小分子的一種蛋白質泵。它有時與同向轉運蛋白等同，但“協同轉運蛋白”一詞既指同向轉運蛋白，也指逆向轉運蛋白（但並不包括單向轉運蛋白）。它們利用主動轉運，這意味著它們需要某種能量來進行其過程。協同轉運蛋白是次級主動轉運蛋白，這意味著它們使用電化學梯度作為能量來源。它透過一次結合兩個分子或離子，並利用一種溶質濃度梯度來迫使另一種分子或離子逆著其梯度運動。
另一方面，初級主動轉運蛋白使用化學能，如 ATP。協同轉運蛋白的電化學梯度是由 Na+ 和 H+ 離子的移動造成的。這為另一種物質的運動提供了動力，這種物質被泵入或泵出，逆著濃度梯度運動。一個例子是葡萄糖的運動。為了使葡萄糖的轉運方向與濃度梯度相反，需要鈉離子。Na+ 離子透過跨膜電壓梯度（從正電荷區域移動到負電荷區域）以及濃度梯度（從高濃度區域移動到低濃度區域）穿過細胞膜。然後，葡萄糖被耦合並逆著其濃度梯度移動。當 Na+ 離子（作為協同轉運離子的一個例子）與耦合物質的運動方向相同，它被稱為同向轉運蛋白；與物質運動方向相反的運動被稱為逆向轉運蛋白。'
一個同向轉運蛋白是一種整合膜蛋白，參與兩個或多個不同分子或離子穿過磷脂膜（如細胞膜）的同一方向的運動，因此它是一種協同轉運蛋白。協同轉運蛋白用於細胞中葡萄糖的轉運。不同器官都需要葡萄糖，但這些區域已經存在大量的葡萄糖。這阻止了葡萄糖透過被動轉運進入。因此，使用 2Na+/1Glucose 同向轉運蛋白來進行主動轉運。轉運蛋白每轉運兩個鈉離子，就轉運一個葡萄糖，並以相同的比例轉運出去。什麼力量驅動著物質進出細胞？如前所述，Na+ 離子的電化學梯度和濃度梯度使這一過程成為可能。
這是透過 Na+ 離子轉運的自由能變化 (ΔG) 來實現的。細胞內部的 Na+ 離子濃度要麼高於外部，要麼低於外部。細胞的電荷要麼是內部負電荷，要麼是內部正電荷。Na+ 離子的流動方向要麼是向內部，要麼是向外部，具體取決於哪一側的 Na+ 離子濃度更高以及每一側的電荷。Na+ 與所有粒子一樣，將從低濃度區域移動到高濃度區域。此外，Na+ 將從正電荷區域移動到負電荷區域，直到 Na+ 濃度平衡，並且電荷平衡。這是平衡電位，它可以透過能斯特方程計算。細胞對 Na+ 離子轉運存在自由能變化，這將影響膜內外葡萄糖的濃度。
一個逆向轉運蛋白（也稱為交換蛋白或反向轉運蛋白）是一種整合膜蛋白，參與兩個或多個不同分子或離子（即溶質）穿過磷脂膜（如細胞膜）的相反方向的二級主動轉運。
在二級主動轉運中，一種溶質沿著其電化學梯度移動，使另一種溶質能夠逆著其自身的電化學梯度移動。這種運動與初級主動轉運形成對比，在初級主動轉運中，所有溶質都逆著它們的濃度梯度移動，由 ATP 提供能量。
逆向轉運蛋白在鈣離子從心肌細胞中移出方面起著關鍵作用。對於每 3 個 Na+ 離子出膜（或入膜），1 個 Ca2+ 離子被逆向泵入（或泵出）膜。這對不同的生理功能很重要，例如心肌的舒張、不同細胞器中鈣離子濃度的維持、神經分泌的控制以及其他功能。