Tomemos el caso de una membrana que tiene un lado inmerso en un medio que contiene dos especies que difieren en tamaño y naturaleza, mientras que el otro lado no tiene ninguna de estas especies. Para una membrana completamente permeable, ambos podrán atravesar la membrana fluyendo hacia abajo por sus respectivos gradientes de concentración, yendo del Estado 1A al Estado 1B.
Para hacer que la membrana sea selectivamente permeable a una especie, se podría aprovechar la diferencia de tamaño y disminuir la separación entre las estructuras de la membrana. En este caso, uno esperaría que solo la entidad más pequeña pasara y que el Estado 2A se convertiría en el Estado 2B.
Pero la membrana no es una entidad inmóvil, sus componentes también se mueven. Por lo tanto, en los momentos oportunos cuando hay espacio adecuado, algunas de esas moléculas más grandes a veces podrían colarse, como lo indica la flecha punteada. Entonces, la membrana semipermeable debe ahora explotar la diferencia en la naturaleza ajustando las interacciones entre los constituyentes de la membrana y las especies externas para asegurar que solo la entidad deseada pase, es decir, el Estado 3A se convierte en el Estado 3B.
Ahora, la membrana semipermeable ha logrado lo que se suponía que debía hacer. Pero a veces, una situación puede surgir cuando queremos que las otras especies sean transportadas a través de ella también. Desafortunadamente, una membrana con una estructura tan simple como la descrita anteriormente sería incapaz de alterar su naturaleza física o química en gran medida, y por lo tanto algunas características adicionales deben estar presentes.
En el caso de la membrana celular, que es un ejemplo de una membrana semipermeable, esto se consigue teniendo una multitud de estructuras e interacciones sintonizables en forma de proteínas de membrana altamente específicas. Estos mejoran la comunicación entre los entornos internos y externos y, para nuestros propósitos, se pueden visualizar como estructuras en forma de embudo que se pueden abrir cuando sea necesario para distorsionar la estructura de la membrana local y facilitar así el cambio de Estado 4A al Estado 4B para permitir el transporte de la especie deseada
En conclusión, estas características son las que permiten que las membranas semipermeables regulen las concentraciones de las especies en cada lado, lo cual es un requisito esencial en todos los sistemas biológicos y en muchos sistemas químicos.
Cabe señalar que se han realizado algunas suposiciones y simplificaciones en esta respuesta:
1. No se ha hecho distinción entre la difusión y la difusión facilitada
2. La ‘vista de embudo’ del transporte activo no es el mecanismo fisiológico real sino simplemente una representación de los cambios de configuración y configuración que permiten el transporte
3. Otros mecanismos de transporte que involucran flexión o torsión, como aquellos involucrados en endocitosis no han sido presentados
4. Los requisitos de energía y las consideraciones de acoplamiento no se han descrito
5. Se ha seguido un punto de vista bioquímico tomando el caso de la membrana celular para la estructura de la membrana en oposición a otras estructuras de membrana semipermeable química ampliamente utilizadas en aplicaciones industriales
A pesar de estas simplificaciones, espero que se pueda obtener una mejor sensación física para la semipermeabilidad a partir de esta respuesta.
Editado en base a los útiles comentarios de Sai Janani Ganesan.