cAMP可促使非神經細胞膜上某些蛋白的磷酸化，使其構型發生改變，從而調節膜對一些物質的通透性。例如在紅細胞中，cAMP激活細胞膜上的蛋白激酶，使膜上的Spectin蛋白磷酸化后，對紅細胞膜的理化性質及紅細胞的形態產生極為重要的調節作用。在血小板中，cAMP可通過APK有效地刺激膜上的一種分子量為22000的蛋白磷酸化，并通過對鈣攝入的影響，調節血小板聚集、收縮等功能。
在心肌細胞中，cAMP可使心肌細胞鈣通道發生磷酸化，使膜對 Ca2+的通透性增強，導致 Ca2+內流增加而使心肌收縮力增加，心率加快。在腎臟的試驗中證明，加壓素等通過cAMP使細胞膜物理性質改變，增加對水的吸收（易健華，1981；孫大業等，1997）。