De vrije energie uit de hydrolyse van ATP wordt gebruikt om stoffen door het membraan te drijven, tegen hun eigen concentratiegradiënten in. Deze energie wordt benut door membraaneiwitten die ATP-hydrolyse koppelen aan het transport van de stoffen. Het meest voorkomende voorbeeld is de natrium-kaliumpomp, die de vrije energie van ATP-hydrolyse gebruikt om drie natriumionen uit de cel te pompen en tegelijkertijd twee kaliumionen de cel in te brengen.