中时，细胞将膨胀并最终破裂。除非水能够相对容易地通过双分子层，否则将不会观察到这样的结果。磷脂双分子层对于水异常大的渗透性仍未被完全理解，并且仍然有很多争议。较小且不带电荷的非极性分子能通过自由扩散通过双分子层，速度比离子或水快多个数量级。这适用于脂肪和氯仿、乙醚之类的有机溶剂。对于极性和非极性物质，较大的分子的扩散速率都比小分子更慢。
离子泵和离子通道.为了跨膜运输难以渗透的离子，磷脂双分子层上有两种的蛋白质——离子泵和离子通道。这两类蛋白质都是跨过双分子层的整合性膜蛋白，但它们