具有极性的水分子非常小，可以通过脂膜运动产生的间隙以自由扩散方式通过细胞膜。但某些细胞在低渗溶液中对水的通透性很高, 很难以简单扩散来解释。如将红细胞移入低渗溶液后，很快吸水膨胀而溶血，而水生动物的卵母细胞在低渗溶液不膨胀。因此，人们推测水的跨膜转运除了简单扩散外,还存在某种特殊的机制, 并提出了水通道的概念。1988年在人体细胞中发现了一种存在生物膜上的分子量为28000的具有通透水分功能的内在蛋白被称为水通道蛋白(water channel protein)或称为水孔蛋白。其作用是通过减小水越膜运动的阻力而使细胞间水分迁移的速率加快。

    水通道并不是在所有的细胞膜都有存在。目前在人类细胞中已发现的此类蛋白至少有11种，被命名为水通道蛋白（Aquaporin，AQP），均具有选择性的让水分子通过的特性。在动物中如肾脏、眼睛、脑中都存在水通道。在实验植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）中已发现35个这类水通道。

    因此，水通过细胞膜有2种方式：没有水通道存在的时候，以自由扩散通过；在有水通道存在的时候，由于通过水通道要比通过磷脂的速率快得多，所以主要以协助扩散方式通过细胞膜。