Transport Across Cell Membranes: Diffusion | A-level Biology | OCR, AQA, Edexcel

Summary

En 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

00:00

🌬️ 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.

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🔋 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.

Keywords

💡Transporte pasivo

El transporte pasivo es el movimiento de sustancias a través de la membrana celular sin necesidad de energía metabólica. En el video, se explica que este proceso ocurre de manera natural gracias a la energía cinética de las partículas. Es un proceso crucial para el intercambio de sustancias como el oxígeno y el dióxido de carbono entre las células y su entorno.

💡Difusión simple

La difusión simple es un tipo de transporte pasivo en el que las partículas se mueven desde una zona de mayor concentración a una de menor concentración. En el video, se utiliza el ejemplo de partículas que se dispersan en un recipiente o atraviesan la bicapa de fosfolípidos en la membrana celular, hasta alcanzar un equilibrio donde la concentración es uniforme.

💡Membrana celular

La membrana celular es una barrera que regula el paso de sustancias dentro y fuera de la célula. En el video, se menciona que las partículas pequeñas y no polares pueden atravesar esta membrana mediante difusión simple, mientras que las partículas grandes o cargadas, como el glucosa o los iones, no pueden pasar libremente.

💡Gradiente de concentración

Un gradiente de concentración se refiere a la diferencia en la concentración de una sustancia entre dos áreas. El video explica que la difusión ocurre a lo largo de este gradiente, es decir, las partículas se moverán desde una zona de mayor concentración a una de menor concentración, hasta alcanzar el equilibrio.

💡Energía cinética

La energía cinética es la energía que poseen las partículas debido a su movimiento. En el contexto del video, se menciona que esta energía impulsa el movimiento de las partículas durante la difusión, lo que permite que se muevan de manera aleatoria sin necesidad de energía adicional por parte de la célula.

💡Equilibrio

El equilibrio se refiere al punto en el que las partículas se distribuyen de manera uniforme en un espacio, sin un movimiento neto entre áreas de alta y baja concentración. En el video, se describe cómo las partículas siguen moviéndose aleatoriamente una vez que se ha alcanzado el equilibrio, pero no hay una dirección preferente de movimiento.

💡Difusión a través de la bicapa de fosfolípidos

Es el proceso por el cual las moléculas atraviesan la membrana celular, compuesta por una bicapa de fosfolípidos. En el video, se menciona que las moléculas pequeñas y no polares, como el oxígeno y el dióxido de carbono, pueden atravesar fácilmente esta barrera mediante difusión simple, mientras que las moléculas más grandes o cargadas requieren otros mecanismos de transporte.

💡Partículas polares

Las partículas polares son aquellas que tienen una distribución desigual de carga eléctrica, como el agua. En el video, se explica que estas partículas pueden atravesar la membrana celular mediante difusión simple, pero de manera más lenta en comparación con las moléculas no polares debido a sus características eléctricas.

💡Iones

Los iones son partículas cargadas que no pueden atravesar la bicapa de fosfolípidos mediante difusión simple debido a su carga eléctrica. En el video, se mencionan ejemplos como el sodio y el potasio, los cuales necesitan métodos de transporte activo o canales específicos para cruzar la membrana celular.

💡Equilibrio dinámico

El equilibrio dinámico se refiere a la condición en la que, aunque las partículas sigan moviéndose, no hay un cambio neto en su distribución a lo largo de una membrana. En el video, se menciona que una vez que se alcanza el equilibrio, las partículas continúan moviéndose en todas las direcciones, pero sin un movimiento neto en ninguna dirección específica.

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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