Кратко — механизмы транспорта и их законы, затем сравнение по типам клеток.
Механизмы транспорта
- Пассивная диффузия через липидный бислой — для неполярных молекул; поток описывает закон Фика: $J=-D\frac{dC}{dx}$.
- Осмос и вода — через мембрану и аквапорины; осмотическое давление: $\Pi =iCRT$.
- Канально-зависимый перенос (ионные и водные каналы) — селективные, обычно очень быстрые и управляемые (вольтаж-/лиганд-зависимые).
- Переносчики/унипортеры (облегчённая диффузия) — насыщение при высоких субстратных концентрациях, кинетику описывает Михель — Ментен: $J=\frac{J_{\max }[S]}{K_m+[S]}$.
- Активный транспорт:
- Первичный (АТФ-зависимый): например Na⁺/K⁺-АТФаза со стехиометрией $3\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{out}}^{+}:2{\mathrm{K}}_{\mathrm{in}}^{+}$.
- Вторичный (косвенный) — котранспортёры (симпортеры, антипортеры), использующие электрохимический градиент (напр., SGLT: перенос глюкозы за счёт входа Na⁺).
- Пино- и эндоцитоз/рециркуляция и экзоцитоз — транспорт больших молекул/везикул (рецепторный эндоцитоз, синаптическая экзоцитоз).
- Электрохимическое равновесие и потенциалы: Нернст — для одного иона $E=\frac{RT}{zF}\ln \frac{[\mathrm{out}]}{[\mathrm{in}]}$; для многоионного мембранного потенциала — уравнение Гольдмана: $V_m=\frac{RT}{F}\ln \frac{P_K[K^{+}{]}_{out}+P_{Na}[N{a}^{+}{]}_{out}+P_{Cl}[C{l}^{-}{]}_{in}}{P_K[K^{+}{]}_{in}+P_{Na}[N{a}^{+}{]}_{in}+P_{Cl}[C{l}^{-}{]}_{out}}$.
Роль и акценты в разных типах клеток
- Нейроны
- Главный фокус — быстрый ионный транспорт для генерации и проведения потенциалов действия: плотная экспрессия вольтаж-зависимых Na⁺, K⁺, Ca²⁺ каналов.
- Поддержание градиентов — высокое значение Na⁺/K⁺-АТФазы (энергозатратно).
- Синаптическая передача — Ca²⁺-зависимая экзоцитоз/эндоцитоз везикул; обратный захват нейромедиаторов через транспортеры (например SERT, DAT) — вторично-активные переносчики.
- Требуется высокая скорость и точная регуляция; малые изменения проницаемости быстро меняют V_m (см. Нернст/ГКГ).
- Печень (гепатоциты)
- Функция — приём, метаболизм и экспорт широкого набора веществ: активный транспорт (ABC-транспортёры: P‑gp, MRP2) для вывода метаболитов/детоксикации в желчь; органоспецифичные переносчики на синусоидальной стороне (OATP, NTCP) для поступления транзитов.
- Значительная роль рецепторного эндоцитоза (LDL, перенос белков) и везикулярного транспорта.
- Меньше остроты по времени, больше — по ёмкости и селективности; высокая способность к био-трансформации и экспорту.
- Эпителий (эпителиальные клетки кишечника/почек)
- Ключевая черта — полярность мембраны (апикальная vs базолатеральная) и векторный транспорт: апикальный SGLT1/ENaC/CFTR, базолатеральная Na⁺/K⁺-АТФаза создают градиенты для всасывания/секреции.
- Tight junctions регулируют пареплазматический путь; в "утечных" эпителиях парэцплазматический перенос важен для солёного/водного транспорта, в барьерных — минимален.
- Транцитоз важен для переноса больших молекул через эпителий (молоко, антитела у некоторых тканей).
- Эпителий обеспечивает направленную (vectorial) транспортировку веществ и гомеостаз организма (всасывание в кишечнике, реабсорбция/секреция в почке).

Ключевые различия (синтез)
- Скорость: нейроны >> эпителий ~ печень (зависит от процесса); каналы обеспечивают наивысшую скорость.
- Энергозатраты: все используют Na⁺/K⁺-АТФазу, но нейроны и почечный эпителий особенно энергозатратны.
- Поляризация и направленность: наиболее выражена в эпителии (апикально/базолатерально); печень тоже имеет двустороннюю полярность (синусоидальная vs каналикулярная).
- Специализация по функциям: нейроны — быстрая электрическая сигнализация; печень — ёмкий метаболизм и детоксикация с активным везикулярным и транспортерным выводом; эпителий — векторный транспорт и барьерная функция.
Короткое заключение: одни и те же базовые механизмы (диффузия, каналы, переносчики, активный транспорт, везикулярный транспорт) реализуются разными наборами белков и пространственной организацией в зависимости от функциональных требований нейронов, гепатоцитов и эпителия.