単純拡散とは、エネルギーの投入なしに分子が高濃度から低濃度へと移動する現象です。これは受動的な現象であり、分子はランダムに移動します。結果として、分子は密集した領域から空いている領域へと流れます。最終的に濃度は均一化され、平衡状態に達します。

酸素は単純拡散によって細胞内に入り、二酸化炭素は細胞外へ放出される。小さくて非極性の分子は脂質二重層を容易に通過する。水はゆっくりと通過するが、アクアポリンがその速度を速める。大きくて電荷を帯びた分子は単純拡散では通過できないため、チャネルや輸送体が必要となる。

単純な拡散特性

• 受動的：ATPを必要としない。
• 濃度勾配に沿って。
• 濃度差に比例する速度。
• 反応速度は温度と分子サイズに依存する。
• 飽和しない：輸送体は関与しない。

フィックの法則は拡散速度を記述します。拡散速度は濃度勾配、表面積、膜の透過性に依存します。勾配が急であればあるほど拡散は速くなります。表面積が大きいほど拡散量が多くなります。膜が厚いほど拡散量は少なくなります。肺は酸素拡散のために表面積を最大化します。腎臓は濾過のために表面積を最大化します。原理は同じです。拡散は長距離では遅くなります。分子が細胞膜を通過するのにかかる時間はほんの一瞬です。部屋全体に拡散するには何時間もかかります。そのため、生物は循環と対流を利用して物質を長距離にわたって移動させます。単純拡散は輸送の基礎です。それは受動的で、ランダムで、絶え間なく続きます。平衡に達するまで止まることはありません。