Około 60% do 95% masy organizmów żywych przypisuje się wodzie. Dlatego tak ważne jest utrzymanie odpowiedniego bilansu wodnego w komórkach. Osmoza to ruch wody przez półprzepuszczalną błonę, taką jak błona plazmatyczna komórki. W organizmach żywych woda odgrywa kluczową rolę jako rozpuszczalnik – cząsteczka, która rozpuszcza inne cząsteczki.
Zarówno dyfuzja, jak i osmoza są rodzajami transportu pasywnego – transportu komórkowego, który nie wymaga dodatkowej energii. Dyfuzja to transport substancji (substancji rozpuszczonej) rozpuszczonej w cieczy (rozpuszczalniku) z obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niskim stężeniu. Dyfuzja może również zachodzić przez membranę, jeśli membrana jest przepuszczalna dla tej substancji rozpuszczonej. Membrana, która utrudnia przepływ określonej substancji rozpuszczonej, jest membraną półprzepuszczalną. Podczas gdy półprzepuszczalna membrana zatrzymuje przepływ substancji rozpuszczonej, rozpuszczalnik porusza się swobodnie – proces ten nazywa się osmozą.
Osmoza występuje, gdy po jednej stronie półprzepuszczalnej membrany jest więcej substancji rozpuszczonej niż po drugiej. Stosunek wody do substancji rozpuszczonej nazywa się osmolarnością. Podczas osmozy woda przepływa ze strony o niskiej osmolarności (więcej wody w stosunku do substancji rozpuszczonej) na stronę o wysokiej osmolarności (mniej wody w stosunku do substancji rozpuszczonej), aż osmolarność po obu stronach będzie w przybliżeniu równa. Na przykład do komórki otoczonej półprzepuszczalną membraną wpływa woda, jeśli wewnątrz komórki występuje wyższe stężenie substancji rozpuszczonej w porównaniu z tym, co dzieje się na zewnątrz.
Za każdym razem, gdy równowaga osmotyczna zostaje zakłócona, komórki mogą się rozszerzać lub kurczyć. Mechanizmy leżące u podstaw braku równowagi osmotycznej i zapobiegania niebezpiecznym skutkom są szerzej omówione w kolejnych sekcjach.
