Sel-sel semua organisme memiliki konsentrasi mineral dan zat terlarut lain yang berbeda di bagian dalamnya sehubungan dengan lingkungan yang mengelilinginya. Sel sengaja memperkenalkan senyawa yang ditemukan di lingkungan mereka untuk menciptakan struktur internal baru, mempertahankan yang sudah ada, atau menghasilkan energi. Dengan cara ini sel memiliki komposisi yang berbeda dari lingkungan yang mengelilinginya.
Karena karakteristik air, dalam jangka panjang konsentrasi zat terlarut apa pun dalam larutan berair cenderung homogen, zat terlarut didistribusikan secara merata ke seluruh volume air. Namun, sel tidak menginginkan itu, mereka harus memiliki konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi daripada lingkungan di sekitarnya, sehingga mereka harus memiliki sistem untuk menangkap senyawa dari lingkungan melawan gradien konsentrasi.
Salah satu eksperimen paling sederhana tentang karakteristik air sebagai pelarut adalah menggabungkan air yang diwarnai dengan noda dan air yang tidak diwarnai melalui bejana penghubung. Pada saat yang sama konsentrasi pewarna disamakan di seluruh volume. Dalam hal ini, pewarna bergerak menuruni gradien konsentrasi (dari tempat yang sangat pekat ke tempat yang kurang pekat).
Sel secara aktif mengeluarkan energi untuk memasukkan zat terlarut yang kurang terkonsentrasi dalam medium di dalam membran plasmanya, membuat senyawa dalam larutan bergerak dari tempat yang tidak terlalu pekat ke tempat yang lebih terkonsentrasi. Untuk memahaminya, seolah-olah sel memasukkan pewarna ke dalamnya sehingga air di sekitarnya tetap tidak ternoda dan semua pewarna di dalamnya.
Sel mampu memasukkan zat terlarut ke bagian dalamnya berkat fenomena fisik yang disebut reverse osmosis, di mana zat terlarut melewati membran semi-permeabel (membran plasma) dari area dengan konsentrasi rendah, medium, ke yang lain dengan konsentrasi tinggi, sitoplasma.
Komposisi zat terlarut sel sangat kompleks, beberapa zat terlarut dalam sitoplasma harus dalam konsentrasi yang lebih tinggi daripada di luar, yang lain mungkin pada konsentrasi yang sama dan yang lain harus pada konsentrasi yang lebih rendah. Inilah sebabnya mengapa ratusan saluran dan reseptor zat terlarut khusus dalam transportasi selektif zat terlarut ditemukan dalam membran sel. Salah satu pengangkut paling terkenal adalah pompa natrium-kalium, yang akan kita bicarakan di sini (segera).
Berkat ini, sel dapat mempertahankan volume internalnya, turgor dinding sel dan juga menghindari osmolisis. Jika sel mengandung zat terlarut dengan konsentrasi tinggi dan menahannya di dalam karena sifat fisik air sebagai pelarut, ia harus masuk ke dalam sel untuk menyamakan konsentrasi dengan di luar. Jika itu terjadi, sel akan pecah karena kelebihan air, osmolisis. Sebaliknya, ini tidak terjadi karena sel-sel hewan memiliki mekanisme yang terus-menerus memompa air ke luar dan sel-sel organisme lain (tumbuhan, jamur, bakteri) memiliki dinding sel yang menentukan bentuk yang dapat dimiliki sel. Selain itu, sel tumbuhan memiliki organel, vakuola, yang mengkhususkan diri dalam retensi air, untuk mempertahankan turgor sel.