Формирование градиента концентрации в биологических системах происходит благодаря избирательной проницаемости клеточной мембраны. 1 Она предотвращает диффузию через мембрану больших или заряженных молекул, в то время как маленькие и жирорастворимые молекулы могут проходить через неё. 1

Градиент возникает вследствие неодинаковой концентрации ионов на противоположных сторонах водопроницаемой мембраны. 2 Ионы двигаются через мембрану из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией путём простой диффузии. 2

Также градиент концентрации может создаваться в результате работы ионного насоса, например Na+/К+-АТФазы. 3 Она закачивает в клетку два иона калия на каждые три иона натрия, которые насос удаляет из клетки. 3