Viele Proteine können sich seitlich in der Ebene der Doppelschicht bewegen. Ein Experiment, das verwendet wurde, um dies zu zeigen, bestand darin, kultivierte Mauszellen mit menschlichen Zellen unter geeigneten Bedingungen zu verschmelzen, um eine Hybridzelle zu bilden, die als Heterokaryon bekannt ist. Die Mauszellen wurden mit mausproteinspezifischen Antikörpern markiert, an die der grün fluoreszierende Farbstoff Fluorescein kovalent gebunden war, während die menschlichen Zellen mit dem rot fluoreszierenden Farbstoff Rhodamin markiert wurden., Bei der Zellfusion wurden die unter dem Fluoreszenzmikroskop sichtbaren Maus-und Humanproteine an den beiden Hälften des Heterokaryons getrennt. Nach 40 Minuten bei 37oC hatten sich Maus und menschliches Protein jedoch vollständig vermischt. Das Absenken der Temperatur auf unter 15oC hemmte diesen Prozess, was darauf hindeutet, dass die Proteine lateral in der Membran diffundieren können und dass diese Bewegung verlangsamt wird, wenn die Temperatur gesenkt wird., Es sollte jedoch beachtet werden, dass einige integrale Membranproteine sich nicht seitlich in der Membran bewegen können, da sie mit dem Zytoskelett in der Zelle interagieren.
Die Verteilung von Proteinen in Membranen kann durch Elektronenmikroskopie unter Verwendung der Freeze-Fracture-Technik aufgedeckt werden. Bei dieser Technik wird eine Membranprobe schnell auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff eingefroren und dann durch einen scharfen Schlag gebrochen. Die Doppelschicht teilt sich oft in Monoschichten auf und enthüllt das Innere., Die freiliegende Oberfläche wird dann mit einem Kohlenstofffilm beschichtet und mit Platin beschattet, damit die Oberfläche im Elektronenmikroskop betrachtet werden kann. Die gebrochene Oberfläche der Membran weist zahlreiche zufällig verteilte Protuberanzen auf, die integralen Membranproteinen entsprechen.