L'acqua e l'organismo

Acqua, ossigeno, biossido di carbonio e poche altre molecole semplici diffondono liberamente attraverso le membrane cellulari. Il biossido di carbonio e l'ossigeno, che sono entrambe molecole non polari, sono solubili nei lipidi e attraversano facilmente il doppio strato lipidico della membrana. Malgrado la loro polarità, le molecole dell' acqua possono anch' esse attraversare senza ostacoli la membrana, utilizzando probabilmente aperture temporanee prodotte dai movimenti spontanei dei lipidi di membrana; anche altre molecole polari, sufficientemente piccole, diffondono attraverso queste aperture. La permeabilità della membrana a questi soluti è inversamente proporzionale alle dimensioni delle molecole, e ciò sta a indicare che le aperture sono piccole e la membrana agisce come un filtro. La diffusione è anche il principale meccanismo mediante il quale le sostanze si spostano all'interno delle cellule. Uno dei fattori più importanti che limitano le dimensioni delle cellule è questa dipendenza dalla diffusione, che di fatto è un processo lento tranne che su distanze molto brevi; il processo diventa sempre più lento e meno efficiente a mano a mano che aumenta la distanza coperta dalle molecole in diffusione. Perché la diffusione sia efficiente occorre non solo che si verifichi su distanze relativamente piccole (e la cellula è uno spazio ridotto), ma che ci sia anche un gradiente di concentrazione; mediante le loro attività metaboliche, le cellule favoriscono i processi di diffusione mantenendo alti tali gradienti.