Diffusion ist der Prozess, bei dem sich Atome oder Moleküle von einem Bereich hoher Konzentration zu niedriger Konzentration bewegen. Die Diffusionsgeschwindigkeit wird durch eine Reihe von Faktoren beeinflusst, zu denen Temperatur, Konzentration und Molekularmasse gehören. Die Diffusion ist ein wichtiger Prozess im menschlichen Körper und für den Transport von Molekülen innerhalb einer Reihe von Organen wie Lunge, Nieren, Magen und Augen unerlässlich.
Die Lunge besitzt Millionen winziger Luftsäcke, die Alveolen genannt werden, die jeweils in engem Kontakt mit Kapillaren stehen. Beim Einatmen von Luft blähen sich die Alveolen auf und Sauerstoff diffundiert über die Alveolenwand und in die Kapillaren. Gleichzeitig diffundiert Kohlendioxid, ein Abfallprodukt der Atmung, aus den Kapillaren in die Alveolen. Wenn die Person ausatmet, entleeren sich die Alveolen und das Kohlendioxid wird aus der Lunge ausgeatmet.
Die Nieren entfernen Abfallprodukte und helfen, die Konzentrationen von Ionen und anderen kleinen Molekülen zu regulieren. Nieren bestehen aus Millionen kleiner röhrenförmiger Strukturen, die als Nephrone bezeichnet werden und an einer halbdurchlässigen Wandstruktur namens Glomerulus enden. Blut, das Abfall enthält, wird durch einen Knoten von Blutgefäßen geleitet, die von einem Glomerulus umgeben sind. Kleine Moleküle wie Wasser, Natrium- und Kaliumglukose können durch den Glomerulus und in das Nephron gelangen. Die Sammelbezeichnung für das in das Nephron gelangende Material ist Filtrat. Während Filtrat eine große Menge an Abfallprodukten enthält, enthält es auch Moleküle wie Glukose, die vom Körper wiederverwendet werden können. Der Tubulus des Nephrons ist von Kapillaren umgeben, die eine geringe Konzentration an nützlichen Molekülen aufweisen. Durch Diffusion können diese Moleküle wieder in den Blutkreislauf gelangen. Die verbleibenden Abfallmoleküle im Tubulus werden in Harnstoff umgewandelt.
Der Dünndarm ist ein Teil des Verdauungstraktes und ist für die Verdauung von Nahrung und die Aufnahme von Nährstoffen verantwortlich. Die Auskleidung des Dünndarms ist von Epithelzellen mit winzigen haarähnlichen Follikeln bedeckt, die als Mikrozotten bekannt sind. Lipide können direkt in die Epithelzellen des Dünndarms diffundieren, wo sie dann von Organellen verarbeitet werden. Andere Moleküle wie Aminosäuren werden mit einem Prozess, der als erleichterte Diffusion bekannt ist, in die Epithelzellen übertragen. Dabei helfen spezielle Transferproteine innerhalb der Membranen von Epithelzellen, die Moleküle aus dem Dünndarm zu entfernen.
Die Hornhaut im Auge hat keine Blutgefäße, die ihre Zellen mit Sauerstoff versorgen. Dies macht das Auge insofern ungewöhnlich, als es den benötigten Sauerstoff stattdessen durch Diffusion aus der Atmosphäre erhält. Sauerstoff löst sich zunächst in den Tränen des Auges auf und diffundiert dann in die Hornhaut. Ebenso diffundiert Kohlendioxid-Abfall aus der Hornhaut und in die Atmosphäre.