Transport Across Cell Membranes: Diffusion | A-level Biology | OCR, AQA, Edexcel
Summary
TLDREn este video se explica el transporte pasivo, específicamente la difusión simple a través de las membranas celulares. Se aborda cómo las células intercambian sustancias como oxígeno y glucosa para la respiración, y cómo eliminan desechos como el CO2 y la urea. El transporte pasivo ocurre sin el uso de energía celular, permitiendo el movimiento de moléculas pequeñas y no polares, como el oxígeno y el CO2, a través de la bicapa de fosfolípidos. Se destaca cómo el gradiente de concentración impulsa el movimiento hasta que se alcanza el equilibrio en ambos lados de la membrana.
Takeaways
- 💡 El transporte pasivo no requiere energía para mover sustancias a través de la membrana celular.
- 🌬️ El oxígeno y la glucosa son esenciales para la respiración celular y deben ingresar a las células desde el exterior.
- ⚛️ La difusión simple es un tipo de transporte pasivo que mueve partículas de una zona de alta concentración a una de baja concentración.
- 🔄 Las partículas se mueven al azar utilizando su propia energía cinética, sin intervención celular.
- 📉 La difusión ocurre a lo largo de un gradiente de concentración, desde áreas con mayor concentración a áreas con menor concentración.
- ⚖️ El equilibrio se alcanza cuando las partículas están distribuidas uniformemente en ambos lados de la membrana.
- 🌍 Las moléculas pequeñas y no polares, como el dióxido de carbono y el oxígeno, pueden pasar fácilmente a través de la bicapa fosfolipídica.
- 💧 Moléculas pequeñas y polares, como el agua, pueden pasar a través de la membrana, pero de manera más lenta.
- 🚫 Las partículas cargadas, como los iones de sodio o potasio, y moléculas grandes como la glucosa, no pueden atravesar la membrana por difusión.
- 🔬 La membrana celular es semipermeable, permitiendo el paso de ciertas moléculas pequeñas a través de difusión pasiva.
Q & A
¿Qué es el transporte pasivo en las células?
-El transporte pasivo es el movimiento de sustancias a través de la membrana celular sin que se requiera energía metabólica, como el ATP. Los materiales se mueven debido a su propia energía cinética.
¿Qué tipo de sustancias pueden moverse mediante transporte pasivo?
-Las sustancias que pueden moverse mediante transporte pasivo incluyen átomos, moléculas y partículas cargadas como los iones, siempre que sean pequeñas y no polares, como el oxígeno (O2) y el dióxido de carbono (CO2).
¿Qué es la difusión simple?
-La difusión simple es un tipo de transporte pasivo en el que las partículas se mueven desde un área de alta concentración a una de baja concentración, utilizando solo su energía cinética.
¿Cómo ocurre la difusión en términos de energía?
-La difusión ocurre debido a la energía cinética de las partículas, que se mueven aleatoriamente y chocan entre sí, lo que permite que se desplacen de áreas con mayor concentración a áreas con menor concentración.
¿Qué significa 'gradiente de concentración' en la difusión?
-Un gradiente de concentración se refiere a la diferencia en la concentración de partículas entre dos áreas, lo que impulsa el movimiento de las partículas desde la zona de mayor concentración hacia la de menor concentración.
¿Qué sucede cuando se alcanza el equilibrio en la difusión?
-Cuando se alcanza el equilibrio, las partículas están distribuidas uniformemente a ambos lados de la membrana o en un espacio, pero continúan moviéndose de manera aleatoria sin que haya un movimiento neto en ninguna dirección.
¿Cómo atraviesan las partículas la membrana celular mediante difusión simple?
-Las partículas atraviesan la membrana celular a través de la bicapa de fosfolípidos. Solo las moléculas pequeñas y no polares, como el oxígeno y el dióxido de carbono, pueden pasar fácilmente por esta vía.
¿Qué tipo de moléculas no pueden atravesar la membrana mediante difusión simple?
-Las moléculas grandes, como la glucosa, y las partículas cargadas, como los iones de sodio y potasio, no pueden atravesar la membrana mediante difusión simple.
¿Por qué la membrana celular se considera semipermeable?
-La membrana celular se considera semipermeable porque solo permite que ciertas sustancias, como moléculas pequeñas y no polares, atraviesen mediante difusión simple, mientras que otras necesitan métodos de transporte adicionales.
¿Cómo afecta la polaridad de una molécula su capacidad para atravesar la membrana celular?
-Las moléculas no polares, como el oxígeno, atraviesan la membrana con facilidad, mientras que las moléculas polares, como el agua, pueden atravesarla pero de manera más lenta debido a su polaridad.
Outlines
🌬️ Intercambio de sustancias en las células
El cuerpo necesita intercambiar sustancias entre las células y su entorno para mantener la vida. Por ejemplo, las células requieren oxígeno y glucosa para la respiración, y generan productos de desecho como el dióxido de carbono y la urea, que deben ser eliminados. Este intercambio es vital para funciones básicas y puede ocurrir sin necesidad de energía, lo que se denomina transporte pasivo.
🔋 Transporte pasivo y energía cinética
El transporte pasivo no requiere energía celular. Las partículas (átomos, moléculas o iones) se mueven a través de las membranas celulares utilizando solo su energía cinética. Este proceso se basa en la libre movilidad de las partículas que, debido a su energía cinética, colisionan y se dispersan. La difusión simple es un ejemplo de este tipo de transporte pasivo, donde las partículas se mueven de una zona de mayor concentración a una de menor concentración.
⬇️ Difusión simple y gradiente de concentración
La difusión simple implica el movimiento neto de partículas desde áreas de mayor concentración a áreas de menor concentración. Este proceso ocurre debido al movimiento aleatorio de las partículas, que colisionan y se dispersan. La difusión continuará hasta que las partículas estén distribuidas de manera uniforme, alcanzando así el equilibrio, donde ya no hay un movimiento neto de partículas en ninguna dirección.
⚖️ Equilibrio y movimiento continuo
Al alcanzar el equilibrio, las partículas continúan moviéndose, pero sin un movimiento neto en una dirección específica. Aunque las partículas siguen moviéndose de manera aleatoria y libre, la concentración es la misma en ambos lados, lo que significa que por cada partícula que se mueve en una dirección, otra se mueve en la dirección opuesta.
🌐 Difusión simple a través de la membrana celular
La difusión simple puede ocurrir a través de las membranas celulares, donde las partículas atraviesan la bicapa de fosfolípidos. Cuando se alcanza el equilibrio, la concentración de partículas es la misma en ambos lados de la membrana. Aunque las partículas continúan moviéndose, no hay un movimiento neto debido a que el número de partículas que se mueve en una dirección es igual al número que se mueve en la dirección opuesta.
🔒 Moléculas que pueden difundir a través de la membrana
Solo moléculas pequeñas y no polares, como el dióxido de carbono y el oxígeno, pueden atravesar fácilmente la membrana celular mediante difusión pasiva. Algunas moléculas pequeñas y polares, como el agua, también pueden hacerlo pero a un ritmo más lento. Las partículas grandes o cargadas, como la glucosa o los iones, no pueden atravesar la bicapa de fosfolípidos por difusión pasiva, lo que hace que la membrana sea semipermeable.
🎥 Fin del video y recursos adicionales
El video concluye animando a los espectadores a explorar una serie de tutoriales sobre biología de nivel A, diseñados para hacer que el aprendizaje sea más accesible y entretenido, invitándolos a unirse a la plataforma de Snap Revise para mejorar su comprensión de la materia.
Mindmap
Keywords
💡Transporte pasivo
💡Difusión simple
💡Membrana celular
💡Gradiente de concentración
💡Energía cinética
💡Equilibrio
💡Difusión a través de la bicapa de fosfolípidos
💡Partículas polares
💡Iones
💡Equilibrio dinámico
Highlights
Introduction to passive transport and its role in exchanging substances in and out of cells.
Explanation of how cells need oxygen and glucose for respiration, and how waste products like CO2 and urea are excreted.
Definition of passive transport: movement of substances across cell membranes without metabolic energy.
Introduction to simple diffusion as a method of passive transport, powered by the kinetic energy of particles.
Diffusion is the net movement of particles from an area of higher concentration to lower concentration.
Explanation of concentration gradient and its role in driving diffusion.
Description of particle movement: random collisions and spreading out lead to diffusion.
Reaching equilibrium: when particles are evenly spread out and there is no net movement.
Clarification that at equilibrium, particles are still moving but there is no overall directional movement.
Simple diffusion can occur across cell membranes through the phospholipid bilayer.
Equilibrium across a membrane means equal concentrations on both sides, with particles moving randomly but no net flow.
Only small and non-polar molecules, like carbon dioxide and oxygen, can easily pass through the membrane via diffusion.
Small polar molecules, such as water, can diffuse through the membrane but at a slower rate.
Charged particles (ions) and larger molecules (like glucose) cannot pass through the phospholipid bilayer via diffusion.
The cell membrane is described as partially permeable because it only allows certain molecules to pass through by diffusion.
Transcripts
hi guys in this video we'll be looking
at passive transport simple diffusion
diffusion across cell membranes and then
we'll finish with a summary
so in order to sustain life and keep
surviving we have to be able to exchange
substances in and out of our cells so
that's between the cells and the
environment that they live in and also
the environment outside of our body so
for example our cells need a continuous
supply of oxygen and they also need a
supply of glucose
in order to carry out respiration and
the more we use energy the more the
demand will be for these two types of
molecule so we need these to be ingested
in our food for the example of glucose
and then taken from our food into the
cells we breathe in oxygen which goes
through our lungs into the blood and
into all of our cells including those of
the lungs and heart and as we respire we
also produce the waste product of co2
and as we break down certain molecules
we make other waste products like urea
and these toxic more harmful chemicals
need to leave the cell leave various
tissues and then be excreted in various
ways like being breathed out for carbon
dioxide or excreted in the urine as urea
so these are just a few examples there
are many many different molecules that
need to get in and out of cells but we
must be able to exchange things with the
environment that the cells live in
and some of these substances can be sent
through the cell membrane from one side
to the other without using any metabolic
energy provided by the cell and we call
this passive transport so anything
referring to passive means basically
allowed to happen on its own without any
energy input so for passive transport we
don't need any atp to be made or any
hydrolysis of atp in order for this to
be carried out
the substances that we're talking about
here are able to move
freely across the cell membranes due to
the natural motion of the particles as
they are so they only use their own
kinetic energy to move so when we say
particles this can refer to the idea
that we could have
atoms
or molecules
and charged particles like ions as well
so particles just going to be a vague
term that we use to describe
particles usually in the form of an air
or a liquid and every particle as long
as there's a temperature they have their
own degree of kinetic energy where
they're moving around in various
directions and sort of colliding with
each other randomly so it's this kinetic
energy which fuels their movement
nothing provided by our own cells
so simple diffusion is a method of
transport we need to talk about and it's
an example of passive transport so
simple diffusion is what we'll be
talking about and diffusion is the net
movement of particles from an area of
higher concentration so where there are
more of them to an area of lower
concentration so it's really important
that you nail this definition it's a net
movement which means an overall movement
of the particles from an area where
there's lots of them to an area where
there's less of them
so for example we've got an area where
there are more particles here again each
of them have their own kinetic energy
randomly moving around overall because
there is less over here they're going to
move in this direction
the reason diffusion actually happens is
because every particle has its own
kinetic energy and so it can move freely
in the environment randomly changing its
direction colliding into each other so
it's a bit of a messy sort of movement
so every single particle has its own
kinetic energy
and it's moving in whichever direction
it happens to be going so it's just like
a load of balloons moving around
randomly in the wind
but in order for diffusion to occur we
have to have an area where there's more
and an area where there's less
and when we have this we call it a
concentration gradient of that substance
so for example here we've got a high
concentration
of this particular particle
and then down here on the other side we
have a low concentration
so this means we have a concentration
gradient
the gradient is going from here
to over here so this is the gradient the
gradient describes the direction that it
wants to go it's almost like a slope
going from one place where it's heavier
to one place where it isn't so heavy and
so the net movement will be
from high to low
so again all of these particles are
moving at random and this will result in
the particles colliding with each other
and they start moving away from each
other so we've got this kind of closed
container here and each of these
particles we have mainly gathered in
this area are moving in random
directions and eventually they're going
to start hitting each other colliding
and bouncing off each other and
eventually they're going to start moving
away and spreading out
and eventually through time this results
in a net movement or an overall movement
of the particles from where there's lots
of them to where there's less of them
until they get evenly dispersed
at which point we've reached equilibrium
so eventually all of these particles
have started to spread out so it's not
as if each one has individually gone
over to the low sides because then we
would end up having a high over here and
a low over here all that happens is
they're all moving randomly so there's
no directional choice they're just
bumping around completely randomly and
so are the ones in the low concentration
area too
until eventually the ones that are
bunched up collide more spread out more
and then eventually they spread out so
that it's evenly spread across the area
and once we've done this we've reached
equilibrium
so now there's no area of high or low
concentration it's all roughly the same
concentration
so at equilibrium the particles are all
still moving freely because they haven't
lost any kinetic energy and they're
moving randomly too but there's no net
movement there's still an equal movement
in all directions so now what's
happening is that every particle is
still moving by its own accord but
they're all moving randomly and even
though some are going to be going that
way some will be going that way some
that way and some that way overall
there's no net movement
and this is even if we have some
particles going that way there will be
some going that way too so it sort of
counteracts it sort of balances out so
there's no net movement at equilibrium
simple diffusion doesn't just happen in
a container with nothing in it it can
occur across membranes as well so simple
diffusion across the cell membrane needs
the particles to pass through the
phospholipid bilayer remember the
membrane can act as a boundary from one
part of the cell to another or from the
outside of the cell to the inside but in
order to get around this they have to go
through the membrane itself
so the equilibrium is reached again when
the concentration of particles is equal
on either side of that cell membrane so
there's no net movement so overall even
if they were starting out on higher
concentration here and low over here
they would have eventually moved through
but when they've reached equilibrium
then there will be some passing through
in this direction
but there will be an equal amount of
those passing through in that direction
and they're always randomly moving again
remember each one has their own
direction and kinetic energy but overall
there's no net movement
so this is what can confuse people
there's always movement going on and
each particle is always moving but at
equilibrium there's no net movement
because every time one goes that side
there will be one going that side
so the only molecules that can do
passive diffusion have particular
properties specific molecules that can
do this easily and they have to be small
and non-polar so for example carbon
dioxide
is a very small molecule and it's not
polar so it doesn't have any charge
density on one particular part of the
molecule and therefore another example
would be o2 or oxygen
you can have some other molecules that
do this so small polar molecules with
small differences in charge can do this
but they'll do this a bit more slowly
across the phospholipid bilayer so for
example water
is a molecule that is very small but it
is polar because the oxygen area tends
to be more negative and the hydrogen
area is a little bit more positive but
it's not very strongly polar so it's
still able to get across that membrane
but any particles which are charged so
these would be ions like sodium
potassium and any larger molecules like
glucose would not be able to pass
through the bilayer so any charged
particles
and also large particles
like glucose
neither of these can get through the
membrane
so this is why we describe the cell
membrane as being partially permeable
because it only allows certain things to
pass through diffusion
these things can get into the cell via
other methods but it is not through
diffusion hey guys i hope you enjoyed
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