Chemické a biochemické vlastnosti Mg2+ představují pro buněčný systém významnou výzvu při transportu iontu přes biologické membrány. Dogma transportu iontů říká, že transportér rozpozná iont a následně postupně odstraní hydratační vodu, odstraní většinu nebo celou vodu selektivním pórem a následně uvolní iont na vzdálenější straně membrány. Vzhledem k vlastnostem Mg2+, velké objemové změně z hydratovaného na holý iont, vysoké energii hydratace a velmi nízké rychlosti výměny ligandů ve vnitřní koordinační sféře jsou tyto kroky pravděpodobně obtížnější než u většiny ostatních iontů. Doposud bylo prokázáno, že Mg2+ kanálem je pouze ZntA protein Paramecia. Mechanismy transportu Mg2+ zbývajícími proteiny začínají být odkrývány s tím, že v roce 2004 byla vyřešena první trojrozměrná struktura transportního komplexu Mg2+.
Navzdory mechanistické obtížnosti musí být Mg2+ transportován přes membrány a bylo popsáno velké množství toků Mg2+ přes membrány z různých systémů. Na molekulární úrovni však byl charakterizován pouze malý výběr transportérů Mg2+.
Blokáda ligandových iontových kanálů
Ionty hořčíku (Mg2+) v buněčné biologii jsou obvykle téměř ve všech smyslech protikladné k Ca2+ iontům, protože jsou také bivalentní, ale mají větší elektronegativitu a tím se drží silnějších molekul vody, což brání průchodu kanálem (i když je hořčík menší). Takto ionty Mg2+ blokují například kanály Ca2+ (kanály NMDA) atd.