La velocità con cui le molecole si diffondono attraverso la membrana cellulare è direttamente proporzionale al gradiente di concentrazione. Questo vale per la diffusione semplice, che è governata dalla legge di Fick.
Quando il gradiente di concentrazione è più pesante all'esterno della cellula, le sostanze si diffondono nella cella dove è più basso. La legge di Fick si applica a piccole molecole non polari, che si muovono a una diffusione usando l'equazione (Cout - Cin) /Dx. Cout e Cin sono le concentrazioni all'interno e all'esterno della cella e Dx è lo spessore della parete cellulare. Quando Cout è maggiore di Cin, il gradiente di concentrazione è positivo, quindi il volume netto della sostanza si sposta attraverso la parete cellulare e nella cella.
Per calcolare il tasso di diffusione, è necessaria l'equazione dn /dt = P x A X (dC /dx). In questa equazione, A è l'area della membrana e P indica la costante di permeabilità. La P costante dipende dalla solubilità e dalle dimensioni dei lipidi della molecola.
Nella diffusione facilitata, il processo di gradiente di concentrazione è più complesso. Aumentare il volume del soluto una volta che la concentrazione è elevata non altera il tasso di diffusione. Questo perché la diffusione facilitata richiede proteine portatrici e c'è un numero massimo (Vmax) presente. La variabile K influenza la velocità di saturazione delle proteine carrier. Le proprietà della molecola influenzano sia K che Vmax.
