ブラウン・ラチェット
運搬されるイオンは電位勾配の他に分子衝突によるブラウン運動を行なっている。一方、イオンポンプの蛋白であるトランスポーターは化学的に作用するエネルギーにより形が絶えず変化して偏ったポテンシャルを作り出しては消している。これによってランダムな運動を利用しつつイオンポンプはイオンを勾配に逆らって運搬すると考えられている。この時の粒子の運動は日常的なラチェット機構から想像されるものとは逆向きとなる。
このほか細胞内の分子モーターとして働いているアクチン・ミオシン系、チューブリン・ダイニン系、チューブリン・キネシン系(動きは回転でなく直線的)などについても同様のモデルが提出されており、このモデルと矛盾しないような知見(1回の反応による移動距離にランダム性が見られるなど)も得られている。
この場合には熱力学第二法則に背いているわけではない。非等方ポテンシャルの底に粒子を留めようとするには粒子の熱を取り除くことが必要であるし、またポテンシャルを印加する化学的エネルギーはATPをADPに分解するときに作られるものであるが、この機構はATPとADPの濃度差が非平衡に保たれている間だけ作用できるからである。この機構が一般に熱力学的に有利であるわけではない。