Ngày nay, người ta cho rằng cơ chế phân tử tham gia vào sự vận chuyển các ion là có ở chính trong màng của tế bào. Điều đó được chứng minh bằng các dẫn liệu sau:

Các hồng cầu bị tiêu huyết hoàn toàn mất hết dịch chứa ở trong cơ thể hấp thụ lại được các dung dịch tương ứng có chứa các ion và ATP và sự vận chuyển Na⁺  và K⁺  xảy ra giống như trong hồng cầu lúc đầu.

Từ sợi trục (axon) khổng lồ của mực (f = 0,5mm), người ta tách hết các chất chứa ở trong và bơm đầy vào sợi các dung dịch có các chất điện ly khác nhau. Trong mô hình này chỉ còn lớp màng cảm ứng còn chất chứa đã lấy hết, ta vẫn quan sát thấy hiện tượng vận chuyển ion chống lại gradien nồng độ và có thể ghi được điện thế tĩnh và cả điện thế động với sự dẫn truyền xung động. Qua đây, chứng tỏ rằng yếu tố vận chuyển ion qua màng phải có trong cấu trúc màng.

 2. Giả thiết về cấu trúc lỗ của màng tế bào 

Nhờ phương pháp nguyên tử đánh dấu, người ta đã chứng minh được rằng sự xâm nhập của các ion vào tế bào không phải luôn luôn có kèm theo hiện tượng thẩm thấu. Do đó mà có giả thiết cho rằng màng tế bào tồn tại các lỗ có tích điện và nhờ các lỗ này mà sự trao đổi ion có thể thực hiện được. Theo giả thuyết này thì trong màng tế bào, bên cạnh các lỗ không tích điện, còn có thể có các lỗ mang điện âm hoặc điện dương. Có lẽ các lỗ này được tạo thành chính là do các phân tử protein và một phần là các lipid ưa nước, trong đó, chúng có thể liên kết với Na⁺  và các phân tử phân cực.

Dấu điện tích của các lỗ chứa đầy nước này được xác định bằng tỷ lệ số điện tích dương (ví dụ nhóm anion) và tích điện âm (ví dụ nhóm cacboxin).

Thời gian gần đây, giả thuyết về cấu trúc lỗ của màng tế bào đã được xác minh bởi nhiều thí nghiệm với các phân tử không tích điện, không hòa tan trong pha lipid (ure, focmanit, glyxerin...). Tốc độ vận chuyển của các chất đó tùy thuộc vào kích thước phân tử và vào điện tích chứa các lỗ trên bề mặt màng. Người ta đã xác định đường kính của lỗ ở các màng sinh học khác nhau, kích thước của lỗ thay đổi từ 3,5 - 8Å.

Diện tích chung quanh của lỗ ở hồng cầu chiếm chừng 0,06% bề mặt tế bào. Điều đó chứng tỏ rằng chỉ có một phần nhỏ bề mặt tham gia vào sự trao đổi ion mà thôi.

3. Sự vận chuyển chất nhờ hệ thống permease

Kích thước bé của các lỗ trên màng chỉ cho các phân tử bé đi qua, còn các phân tử lớn rất cần thiết cho hoạt động sống của tế bào không đi qua được. Như vậy, đối với phântử lớn phải có cơ chế vận chuyển khác cơ chế vận chuyển hóa học. Trên thí nghiệm đối với  tế  bào  của  E.coli  cho  thấy  galactose  được  chuyển  vào  tế  bào  nhờ  hệ  thống  β  - galactose - permease. Hệ thống này được xác định bởi các gen trong tế bào và đó là hệ thống enzyme đã được phân hóa để vận chuyển chất qua màng tế bào và chứa trong thành phần  của  màng.  Sự  xâm  nhập  của  các  acid  amin  vào  tế  bào  chắc  chắn  cũng  do  các permease đặc biệt điều chỉnh (permease về bản chất không phải là enzyme, mà là loại protein có khả năng vận chuyển các chất vào tế bào).