La capacité des membranes cellulaires à être sélectivement perméables entraîne un type de diffusion spécialisé appelé osmose. La concentration osmotique se rapporte au volume d’eau contenu dans la solution en raison de son mouvement à travers une membrane qui est sélective quant à ce qui la traverse. Même si l’eau peut se déplacer sans entrave dans les deux sens, le mouvement se fait principalement de l’endroit où les molécules d’eau sont plus concentrées vers l’endroit où elles sont moins concentrées. Cette différence de concentration de certaines molécules dans une région par rapport à une autre établirait un gradient de concentration. Les solutés, qui sont des molécules en solution, ne se déplacent généralement pas sans contrôle au-delà des membranes cellulaires sélectives.
Comme la diffusion peut se produire rapidement sur une courte distance, la vitesse de diffusion et la concentration osmotique sont généralement déterminées par le mouvement des particules. La vitesse ou la lenteur avec laquelle ces particules se déplacent est affectée par leur forme et leur taille, leurs charges électriques et la température. Avec une augmentation de la température, le taux de diffusion augmente également en raison de l’augmentation du taux de mouvement des particules. Les particules de différentes substances mélangées ensemble diffuseront séparément. Lorsque des particules ne sont pas ajoutées ou retirées, un état de stabilité est atteint, ce qui signifie que les particules sont réparties de manière égale dans les deux régions.
Le degré de perméabilité de la membrane dépend de la taille de la substance, de sa charge électrique et de la composition de la membrane. Une membrane est considérée comme perméable à une substance si elle lui permet de passer, et imperméable lorsqu’elle ne permet pas le passage. Les membranes sélectivement perméables permettent à certaines substances de les traverser facilement, mais pas à d’autres, de sorte que les membranes cellulaires sont plus perméables aux molécules qui sont petites ainsi qu’aux molécules qui sont liposolubles. Les molécules d’eau sont l’exception à cela, car elles peuvent rapidement traverser une bicouche liquide.
Déterminées par l’environnement extérieur et les besoins de la cellule, les membranes plasmiques peuvent empêcher le passage d’une substance particulière à certains moments et lui permettre de passer à d’autres moments. Les altérations du volume cellulaire et de la distribution des ions peuvent affecter la concentration osmotique. Par la régulation de la concentration osmotique, une cellule contrôle son volume et son environnement interne, qui peuvent être sensiblement différents à l’extérieur d’elle.
La pression osmotique d’une solution fait référence à la tendance de l’eau à se déplacer dans cette solution par osmose. Les solutions qui ont des concentrations élevées de soluté auront de faibles concentrations osmotiques ainsi que des pressions osmotiques plus élevées. Dans l’autre sens, une solution à faible concentration en soluté aura une forte concentration en eau ainsi qu’une faible pression osmotique.