New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here

Human Physiology-Chapter 4 summary

by: Celine Notetaker

Human Physiology-Chapter 4 summary BIOL 2213

Marketplace > University of Arkansas > Biology > BIOL 2213 > Human Physiology Chapter 4 summary
Celine Notetaker
GPA 4.0

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

These notes are a neat summary for those who don't want to read the whole textbook chapter. The information covered is what is most likely to be on the exam.
Human Physiology
Dr. Hill
Class Notes
25 ?




Popular in Human Physiology

Popular in Biology

This 6 page Class Notes was uploaded by Celine Notetaker on Thursday January 21, 2016. The Class Notes belongs to BIOL 2213 at University of Arkansas taught by Dr. Hill in Fall 2014. Since its upload, it has received 20 views. For similar materials see Human Physiology in Biology at University of Arkansas.


Reviews for Human Physiology-Chapter 4 summary


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 01/21/16
Chapter 4 – Movement of Molecules across Cell Membrane Diffusion: the movement of molecules from one location to another as a result of their random  thermal motion. It is a movement from an area of high concentration to an area of low  concentration.  Diffusion Rate vs. Distance: Diffusion time increases in proportion to the square of the distance  over which the molecules diffuse. Diffusion occurs very quickly in close proximities but quickly  slows down the father away you get. Humans account for this through the circulatory system,  which allows nutrients to be exchanged through the alveoli → plasma → red blood cells →  interstitial fluid → cells Diffusion through Membranes: The rate at which molecules diffuse across membranes are a  thousand to a million times slower than the diffusion rates of the same molecules through a water layer of equal thickness. As the concentration of molecules between the extracellular fluid and  intracellular fluid becomes similar, the diffusion rate slows. In other words – the larger the  concentration gradient, the faster the diffusion rate. Factors that affect diffusion are: 1. Concentration Gradient 2. Solubility in Membrane Lipids 3. Presence of Membrane Ion Channels 4. Area of the Membrane 5. Electrical Forces acting on the Ions Diffusion through the Lipid Bilayer: Oxygen, carbon dioxide, fatty acids, and steroid hormones  diffuse rapidly through the lipid portions of membranes because they are non­polar. On the other  hand, polar molecules do not move easily through membranes. Non­polar molecules have large  permeability constants. Finally, most organic molecules that make up the intermediate stages of  metabolic pathways (like in the electron transport chain) are polar and therefore do not diffuse  across the lipid bilayer. This is desirable because those certain organic molecules need to stay in  their respective place. Diffusion of Ions through Protein Channels: Ions, being polar, must use ion channels to pass  through plasma membranes. Most cells have the same permeability of non­polar molecules.  However, most cells differ on their permeability to ions. Ion channels are made of one or several  integral proteins. Ion channels show specificity, meaning certain integral proteins only let certain  ions pass. Specificity is caused by channel diameter and the charged and polar surfaces of the  integral proteins. Membrane Potential: This is the separation of electrical charge that exists across the plasma  membrane. The magnitude of potential difference is measured in millivolts. A “volt” is like  electrical pressure. The membrane potential provides an electric force that facilitates the  movement of ions across the membrane. Similarly, the electrochemical gradient is a collective  term referring to 1) membrane potential (electrical difference) and 2) the concentration  difference of molecules or ions.  Regulation of Diffusion through Ion Channels: The process of opening and closing ion channels  is called channel gating. A channel protein can therefore be opened or closed at any given time.  Three factors affect how long or how often channels (transmembrane integral protein channels)  are open: 1. Ligand­Gated Channels – molecules may bind to channel proteins to produce an  allosteric or covalent change in the shape of the channel protein, thereby allowing ions to  flow through the opening. 2. Voltage­Gated Channels – changes in membrane potentials can cause movement of  charged portions of channel proteins, altering its shape. 3. Mechanically­Gated Channels – physically deforming a protein channel (such as  stretching in the skin) so the membrane can affect the conformation of channel proteins Mediated Transport Systems: Protein channels and diffusion do not account for all movement of  molecules. Some molecules, like amino acids and glucose, are too polar to diffuse and too large  to pass through ion channels. Certain integral proteins called transporters move these substances  through a membrane. The transporter is open on the outside, allowing a substance to bind to it.  Once bound, the protein changes shape and opens towards the inside, releasing the substance.  1. Facilitated Diffusion – this is a type of diffusion that facilitated by a transporter protein.  Because no ATP is used, facilitated diffusion is incapable of producing a higher  concentration on one side. Diabetes occurs when insulin is not available so that there are  not enough glucose transport proteins in muscle and adipose tissue. 2. Active Transport – this uses energy to move a substance uphill across a membrane, or  against the substances electrochemical gradient. Active transport uses the same binding  mechanism as facilitated diffusion, as well as specificity and saturation, but uses energy  to do so. a. Primary Active Transport – Hydrolysis of ATP provides energy for primary  active transport. One of the best examples is the Na /K  ATPase pump. This  transporter moves sodium ions outside and potassium ions into the cell.  Intracellular ATP and 3 sodium bind to the transporter. ATP is hydrolyzed to  ADP, providing a phosphate to cause covalent modulation, changing the protein’s shape to open to the outside. Once opened, 2 extracellular potassium bind to the  protein, which dephosphorylates the protein, causing it to open back to the inside.  b. Secondary Transport – Instead of using ATP, this transport system uses the  + electrochemical gradient for an energy source. Ions (Na ) move down their  concentration gradient, coupled to the transport of another molecule, such as  glucose or amino acids. Therefore, these proteins have 2 active sites. In addition,  Na  or other ions always flow into the cell, because of the established gradient set  up by primary transport. i. Cotransport – This is when the movement of a molecule goes into the cell, in the same direction as Na + ii. Countertransport – This is when the movement of an molecule goes out of  the cell, in the opposite direction of Na +   Osmosis: The net diffusion of water across a membrane. The degree to which water  concentration is decreased depends on the number, not the chemical properties, of certain  substances. Water always flows down the concentration gradient. There are several terms to  know regarding osmosis: 1. Osmolarity – The total solute concentration of a solution 2. Osmol – One osmol is equal to 1 mol of solute particles  a. For example, 1 M of glucose has a concentration of 1 Osm (1 osmol per liter)  while 1 M sodium chloride has a concentration of 2 Osm. b. The higher the osmolarity, the lower the water concentration. Water always flows  in the direction of low Osm to high Osm. 3. Aquaporins: a family of membrane channel proteins that form channels through which  water can diffuse. Membranes and Osmosis: If two compartments of different solute concentrations are separated  by a permeable membrane, then water and solutes will both diffuse down their concentration  gradient. However, if the membrane is only permeable to water, then the water/solutes will still  reach equilibrium, but there will be a volume differential between the compartments. However,  compartments are not infinitely expandable, as in this example. In a selectively permeable  membrane, the cells are not infinitely expandable and will cause a pressure increase 1. Osmotic Pressure – The pressure that must be applied to a solution to prevent the net flow of water across the membrane when a solution containing solutes is separated from pure  water by a semipermeable membrane. Tonic Solutions: 1. Isotonic – when the water concentrations are the same inside and outside the cell. There  is no change in cell size. 2. Hypotonic – extracellular fluid has a non­penetrating solute concentration lower than  found in cells. Therefore, water concentration is higher outside the cell, so water rushes  in, swelling the cell. 3. Hypertonic – extracellular fluid has a non­penetrating solute concentration lower than  found in cells. Therefore, water concentration is lower outside the cell, so water rushes  out, shrinking the cell. Endocytosis and Exocytosis: 1. Endocytosis – moving material into the cell by meaning of pinching off a small pocket of  membrane. There are 3 general types of endocytosis: a. Fluid endocytosis – an endocytotic vesicle encloses a small volume of  extracellular fluid. The solutes can be anything. b. Phagocytosis – cells engulf bacteria or large particles such as cell debris from  damaged tissues. Extensions of the plasma membrane called pseudopodia fold  around the surface of the particle and engulf it. c. Receptor­mediated Endocytosis – this is when endocytosis specifically takes in  certain molecules. The substance binds to a particular protein and then the plasma  membrane pinches inward to bring the substance in. i. Clathrin is a protein that forms a cage­like structure that leads to the  aggregation of ligand­bound receptors into a localized region of the  membrane. This forms a depression, called the clathrin­coated pit, which  then invaginates and pinches off to form a clathrin­coated vesicle.  2. Exocytosis – exocytosis pinches off part of the plasma membrane to move substances  outside the cell. It serves 2 purposes: a. It provides a way to replace portions of the plasma membrane that endocytosis  has removed. b. It provides a route by which membrane­impermeable molecules (such as protein  hormones) that the cell synthesizes can be secreted into the extracellular fluid. Epithelial Transport – Epithelial cells line hollow organs or tubes and regulate the absorption or  secretion of substances across the surfaces.  1. Apical Membrane – the surface of an epithelial cell that faces the hollow or fluid filled  chamber (lumen) 2. Basolateral Membrane – the plasma membrane on the opposite surface, which is adjacent to a network of blood vessels More Epithelial Transport – there are two pathways by which a substance can cross a layer of  epithelial cells: 1. Paracellular Pathway – facilitates the diffusion between adjacent cells of the epithelium.  These pathways are limited by the presence of tight junctions. 2. Transcellular Pathway – facilitates the movement into an epithelial cell across either the  apical or basolateral membrane.   a. This pathway utilizes diffusion and mediated transport to move substances. The  permeability characteristics of the apical and basolateral membranes are not the  same. These membranes contain ion channels and different kinds of transporters  for mediated transport. As a result, the epithelial cells can move substances from  areas of low concentration to areas of high concentration, such as actively moving substances into the blood from the small intestine. Summary of Types of Transport: 1. Non Protein Facilitation a. Simple Diffusion (Water) b. Endocytosis i. Fluid Endocytosis ii. Phagocytosis iii. Receptor­Mediated Endocytosis c. Exocytosis  2. Protein Facilitation a. Mediated Transport i. Requires Energy 1. Primary Active Transport 2. Secondary Active Transport a. Cotransport b. Countertransport ii. No Required Energy 1. Facilitated Diffusion b. Non­Mediated Trasnport i. Channels 1. Aquaporins 2. Ion Channels a. Ligand Gated b. Voltage Gated c. Mechanically Gated


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

25 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Steve Martinelli UC Los Angeles

"There's no way I would have passed my Organic Chemistry class this semester without the notes and study guides I got from StudySoup."

Kyle Maynard Purdue

"When you're taking detailed notes and trying to help everyone else out in the class, it really helps you learn and understand the I made $280 on my first study guide!"

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Parker Thompson 500 Startups

"It's a great way for students to improve their educational experience and it seemed like a product that everybody wants, so all the people participating are winning."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.