Los tres son tipos de transporte pasivo a través de la membrana: procesos espontáneos que ocurren a favor del gradiente de concentración, sin gasto de energía y sin intervención de proteínas transportadoras que consuman ATP.
De hecho, los tres son manifestaciones del mismo fenómeno físico: la tendencia de las partículas a moverse desde donde están más concentradas hacia donde lo están menos, hasta que las concentraciones se igualan. La ósmosis y la diálisis pueden considerarse casos particulares de la difusión.
Se diferencian en qué es lo que se mueve y a través de qué tipo de membrana.
La difusión es el caso general: el desplazamiento de las partículas de un soluto o de un gas desde la zona de mayor concentración a la de menor, con o sin membrana de por medio. En la célula, la difusión simple explica el paso de gases y de moléculas apolares pequeñas directamente a través de la bicapa.
La ósmosis es la difusión del disolvente, es decir, del agua, a través de una membrana semipermeable —permeable al agua pero no a los solutos—, desde la disolución más diluida hacia la más concentrada. Aquí no se mueve el soluto, sino el agua, y precisamente porque el soluto no puede pasar.
La diálisis es la difusión de solutos de pequeño tamaño a través de una membrana dialítica, que los deja pasar pero retiene las macromoléculas. Aquí sí se mueve el soluto, y el resultado es la separación de las partículas pequeñas de las grandes.
La ósmosis es el mecanismo que regula el contenido de agua de las células y, con él, su volumen y su forma.
Si el medio es isotónico, entra y sale la misma cantidad de agua y la célula mantiene su volumen; ese es el estado normal del medio interno de los animales, y por eso los sueros que se inyectan son fisiológicos. Si es hipotónico, entra agua: la célula animal se hincha y puede estallar —hemólisis en el glóbulo rojo—, mientras que la vegetal se vuelve turgente sin romperse, porque la pared celular contrarresta la presión. Si es hipertónico, sale agua: la célula animal se arruga —crenación— y en la vegetal el protoplasto se separa de la pared —plasmólisis—.
De ahí se siguen procesos fisiológicos de primer orden. En las plantas, la ósmosis explica la absorción de agua por los pelos radicales, la turgencia que mantiene erguidos los tallos herbáceos y las hojas, y la apertura y cierre de los estomas. En los animales, explica la reabsorción de agua en el riñón, la regulación del volumen sanguíneo y la necesidad de mantener constante la concentración de sales del medio interno. Y en la conservación de alimentos, es la razón de que la salazón y el almibarado impidan la proliferación microbiana: deshidratan por ósmosis a los microorganismos.