Cả 3 lực tham gia vào quá trình vận chuyển thụ động các chất qua màng có thể hoạt động riêng rẽ hoặc cùng phối hợp với nhau theo gradien áp suất thẩm thấu, gradien điện thế và gradien nồng độ. Tuy nhiên, sự vận chuyển đó luôn luôn theo hướng “đi xuống” và màng tế bào là vật ngăn cách mà không hề phụ thuộc vào lực nào là động lực chính gây nên chuyển động đó. Nhưng trong thực tế tế bào học, người ta còn được biết không ít hiện tượng quan trọng mà không thể dùng một trong ba lực trên để giải thích sự vận chuyển của các chất qua màng. Trong các trường hợp này sự vận chuyển lại theo hướng “đi lên”, tức là chống lại các lực gây nên sự vận chuyển thụ động và đòi hỏi cần có năng lượng. Quá trình như vậy gọi là sự vận chuyển tích cực hay hoạt tải. Nghĩa là muốn cho các phân tử hay ion đi qua màng thì cần phải tốn công, cần năng lượng. Nguồn năng lượng cần thiết đó chính là ATP mà phần lớn được hình thành do quá trình oxy-photphoryl hóa ở trong ty thể. Cũng chính vì vậy mà sự vận chuyển tích cực có liên quan đến sự hô hấp tế bào.
Trong quá trình vận chuyển tích cực các phân tử phải chống lại gradien nồng độ, còn vận chuyển tích cực các ion thì phải chống lại gradien điện hoá. Ví dụ: để giữ cho [Na+] ở bên trong tế bào luôn luôn thấp thì tế bào phải thải bỏ Na+ ngược với gradien nồng độ, ngoài ra sự thải bỏ Na+ này cũng cần phải chống lại cả gradien điện hóa vì bên trong màng tích điện âm, ngoài màng tích điện dương. Trong quá trình vận chuyển tích cực các phân tử phải chống lại gradien nồng độ, còn vận chuyển tích cực các ion thì phải chống lại gradien điện hoá. Ví dụ: để giữ cho [Na+] ở bên trong tế bào luôn luôn thấp thì tế bào phải thải bỏ Na+ ngược với gradien nồng độ, ngoài ra sự thải bỏ Na+ này cũng cần phải chống lại cả gradien điện hóa vì bên trong màng tích điện âm, ngoài màng tích điện dương.
Người ta có thể quan sát được sự vận chuyển các ion Na+ ở da ếch in vivo và in vitro, các bóng đái cóc, các tế bào tiết, trong tế bào tuyến nước bọt, tuyến mồ hôi và đặc biệt trong tế bào tiết của tuyến dạ dày...
Sự vận chuyển tích cực các ion cũng có vai trò quan trọng đối với màng của các tế bào có chức năng cảm ứng (tế bào cơ, nơron... ), ở đây điện thế hoạt động, sản sinh ra các xung điện trực tiếp có liên quan đến sự vận chuyển các ion Na+,K+ và Cl-
Bơm natri - kali
Hệ thống vận chuyển tích cực nhờ ATP. Mỗi phân tử ATP dùng cho sự di chuyển của 3 ion Na+ ra ngoài màng và 2 ion K+được bơm vào trong.
Sự đồng chuyển (cotransport)
Trong tế bào luôn có sự phối hợp vận chuyển cùng một lúc 2 chất, trong đó, quan trọng nhất là đưa glucose vào tế bào. Nồng độ Na+ bên ngoài cao gấp 11 lần, tạo thuận lợi về áp suất để một số chất có thể đi vào bên trong, nhờ đó, chúng kéo theo glucose cùng qua kênh để vào tế bào. Như vậy năng lượng tự do của Na+ được sử dụng để khắc phục nồng độ nhỏ bất lợi của glucose. Tốc độ vận chuyển của Na+ và glucose quá lớn so với sự giải thích về chênh lệch nồng độ. Ngoài ra, bên trong và bên ngoài tế bào còn có thang điện hoá học (electrochemical gradient) xuất hiện do bên trong có nhiều ion điện âm còn bên ngoài có nhiều ion điện dương .
Sự đồng chuyển Na+, K+ và glucose (theoPhạmThànhHổ)
Còn có một kiểu điều hoà sự đi vào của các chất là sự hình thành các chất phức hợp của tế bào. Ví dụ khi glucose vào nhanh thì chúng sẽ kết hợp với một số chất để hình thành phức chất mới. Lúc đó nồng độ glucose tự do sẽ giảm để khỏi cản trở sự xâm nhập tiếp tục của glucose.