1

Chapter 7Cell Structure and 

FunctionChapter 7, Section 3

Cell Boundaries and Transport

2

7.3 A.  Cell Membrane

Is Described Three Ways:1.  Selectively Permeable Membrane:

Limits what enters and exits the cell based on size and Polarity (+ and ­)

2.  Phospholipid Bilayer:Double Layer of Phospholipids arranged in a way as to prevent certain objects from permeating the 

membrane

Polar region is described as Hydrophilic=  water loving

Non­Polar tails are described as Hydrophobic= water fearing

3

4

Because the cytoplasm inside the cell and external environment of the cell is mostly Water, the phospholipids arrange themselves tail to tail, with the tails getting as far away from water as possible (hydrophobic) and the heads getting as close to the water as possible (hydrophilic)

5

Polar Head is Hydrophillic

Polar Head is Hydrophillic

Fatty Acids Tails are Hydrophobic

Polar Head is Hydrophillic

Polar Head is Hydrophillic

Fatty Acids Tails are Hydrophobic

Polar Head is Hydrophillic

Polar Head is Hydrophillic

Fatty Acids Tails are Hydrophobic

Polar Head is Hydrophillic

Polar Head is Hydrophillic

Fatty Acids Tails are Hydrophobic

Polar Head is Hydrophillic

Polar Head is Hydrophillic

Fatty Acids Tails are Hydrophobic

Polar Head is Hydrophillic

Polar Head is Hydrophillic

Fatty Acids Tails are Hydrophobic

6

3.  Fluid Mosaic Model:a.  Fluid:  The Cell Membrane is not Rigid

                         It is flexible...like a water balloon!

b.  Mosaic:  Many different components acting towards the same goal

7

Components of the Plasma Membrane

A.  Proteins:1.  Integral/Transmembrane Proteins­ Transport Channels

for materials that are too big to squeeze between phospholipids.

2.  Peripheral­  Structure and Support:  Anchor the phospholipids together

8

B.  CarbohydratesUsed to identify the cell­  GlycoproteinsAKA­  Antibodies

Used as indicators of "SELF"This is how your immune system knows which cells 

belong (Self cells) and which to fight (NON­Self Cells)

Components of the Plasma Membrane (Cont.)

9

Components of the Plasma Membrane (Cont.)

C.  Extracellular Matrix:A mixture of components that add strength, stability, and protection to the cell membrane

Contains Collagen:  Scar tissue 

10

B.  Transmembrane TransportDepends on Concentration:

How much of  substance is found dissolved in solution

Concentration is based on Parts Per Million (PPM) or Parts Per Thousand (PPT)

Relative Concentration:  Ratio of Concentrations in two seperate areas

Concentration Gradient:  Areas of High Concentration and areas of Low Concentration

Equilibrium:  Equal Concentration in two seperate areas

EX.  The Concentration of Salt in the Ocean is 35 PPTThis Means that of 1000 pieces of Ocean Water

35 Of those pieces are SaltWhich means _________ Pieces are Water

11

A Little more relevent to our discussion is Blood Alcohol Content or BAC

At what BAC are you considered legally drunk in New Jersey?

In NJ you are legally drunk at 0.08%

This refers to the concentration of Alcohol in your blood

12

Can Be Either Passive or Active

 1.  Passive Transport:  a. Does not require energyb. Particles move DOWN the concentration gradientc.  Moves towards EQUILIBRIUMd.  Usually works for smaller, polar products

13

2.  Active Transport:a.  Does require Energy (ATP)b.  Particles move UP or AGAINST the Concentration Gradientc.  Moves away from EQUILIBRIUMd.  For larger or non­polar particles

Usually requires a "pump" to get materials across the membrane

14

C.  Types of Passive Transport

1. Diffusion:  Movement of solute (dissolved particles) from an area of high 

concentration to an area of low concentration (Down the conc. Gradient) across a semi permeable membrane

15

Diffusion will happen until equilibrium is reached!  Equal concentrations of both side of the membrane.NO NET MOVEMENT

16

2. Facilitated Diffusion: Facilitate= HELP

Sometimes particles are too large to pass between spaces of membranes. So they need help, like an open doorway!  This means their diffusion is facilitated!Require open Protein Channels!Especially for charged ions, like Na and  Cl

17

18

3. Osmosis:Diffusion of Water across a semi­permeable membrane (Mad Important)Water is essential to life and the maintenance of homeostasis!!

Water moves opposite solute!!!!

19

20

a.  Isotonic Solution:Concentrations of solute and water are equal both inside and outside of the cellThe cell is in Equilibrium=  

No Net Movement Often the function of the Central Vacuole in plantsGives plant cell rigidity!

10 PPT

10PPT

Solute Will Move  ___________

WATER will MOVE _________

ALL PARTICLES TRY TO REACH E_____________

21

b. Hypertonic Solutions:

The EXTRACELLULAR Concentration of Solute is greater than the INTRACELLULAR Concentration

Solute Will Move  ___________

WATER will MOVE _________

ALL PARTICLES TRY TO REACH E_____________

17 PPT

3 PPT

22

c.  Hypotonic Solution:Concentration of solute is greater in the INTRACELLULAR environment than the EXTRACELLULAR FLUID

Therefore:  Water moves in and solute moves out!

Causes cell to SWELL, BECOME TURGID, and 

EXPLODE!!!and possibly explode

5 PPT

15 PPT

Solute Will Move  ___________

WATER will MOVE _________

ALL PARTICLES TRY TO REACH E_____________

23

OSMOSIS IN ANIMAL CELLS

Identify which type of solution these Red Blood Cells are floating in and why?

24

Osmosis in Plant Cells

Identify which type of solution these Plant Cells are floating in and why?

25

What differences do you notice?

26

D.  Types of Active Transport

1.  Protein Pumps:Na/K Pump: Needs to counteract natural diffusion of Na and K for a number of reasons.

a. Polarize the cell to carry nerve impulsesb. Absorption of carbs and water into the cells of 

the digestive system

The body needs to keep levels of K higher inside the cell than outside and levels of Na higher outside the cell than inside the cellThis Takes Energy (ATP)

27

2. Bulk transporta.  Endocytosis: Taking in materials via a pocket that 

forms in the cell membrane1.  Phagocytosis=  cell eating (Solid Particles)2.  Pinocytosis­  cell drinking  (Liquids)

b.  Exocytosis:  Excretion of larger molecules such as the proteins that determine the function of the cell!ie­  cell pooping!

28

Endocytosis 

29

Exocytosis