以生物性的半透膜來說，分子的大小當然是很重要的，例如水分子、氧氣及二氧化碳分子都比較小，可以進出細胞膜，但是比較大的分子卻可能被擋在門外；而像葡萄糖分子，體積雖大卻是細胞的「日常必須品」，就必須由細胞膜上的特殊蛋白質來運送。

不過，除了大小的限制之外，半透膜的性質當然也有影響。

早期研究細胞膜的科學家就已經發現，一般的脂溶性物質很容易穿透細胞膜，而水溶性物質分子卻不然；現在我們知道，細胞膜是由兩層磷酸磷脂(phospholipids)分子所組成的，這兩層分子像是頭向外、腳對腳排列，都把親水性的頭端朝外，而把親油性的腳端朝內，形成一道非極性的城牆似的（如右上圖），所以具有極性或電性的分子或離子，例如鉀離子、鈉離子或氫離子等等，個子雖小，但也無法自行通過細胞膜，需由膜上的特定蛋白質來管理。