Sauerstoff dringt in die Zellen ein, indem er die Zellmembran in einem Prozess namens Diffusion passiert, einem Transportprozess, der keine Energie benötigt. Diffusion ist die Art und Weise, wie sich eine Substanz aus einem Bereich hoher Konzentration ( die Umgebung außerhalb der Zellen) in einen Bereich geringer Konzentration (innerhalb der Zellen).
Der Diffusionsprozess erfordert eine Membran mit Poren, die den Durchgang von Gas und Flüssigkeiten ermöglicht, auch als semipermeable Membran bezeichnet. Kleine, einfache Moleküle wie Sauerstoff und Kohlendioxid diffundieren passiv in und aus der Zelle. Die Zelle verbraucht bei verschiedenen Prozessen innerhalb der Zelle ständig Sauerstoff. Dadurch ist die Sauerstoffkonzentration innerhalb der Zelle geringer als außerhalb. Sauerstoff diffundiert eher in die Zelle als aus ihr heraus. Da die Zelle im Gegensatz dazu ständig Kohlendioxid als Produkt zellulärer Prozesse produziert, ist die Kohlendioxidkonzentration in der Zelle höher als außerhalb der Zelle. Im Gegensatz zu Sauerstoff diffundiert Kohlendioxid aus der Zelle heraus.
Wasser wird auch durch eine Art Diffusion durch die Zellmembran transportiert, die Osmose genannt wird. Da die Zelle viele Organellen und andere Moleküle enthält, befindet sich Wasser in einer geringeren Konzentration innerhalb der Zelle und die Nettobewegung des Wassers erfolgt aus der Zelle heraus.
