なぜ細胞内液はカリウムイオン・細胞外液はナトリウムイオンが多いのだろう?

こんばんわ!!痛みのミカタ講師の玉田です。今日のテーマは『なんで細胞内液はK+が多く、細胞外液はNa+が多いのか?』っていう話です。こんな夜中にするような話でもありませんが…(笑)

気になりません??なんでかって。。話はさかのぼって、46億年前に宇宙から隕石が地球に落ちてきたわけです。その隕石のなかに「アミノ酸」が含まれていて、膜を持った細胞が誕生しました。膜の中ではアミノ酸を使った化学反応が起きて様々な「たんぱく質」が出来ました。しかし初期のこのような膜では膜内の濃度が高くなり浸透により水が大量に膜内に流入し、膜が膨れ上がり、最終的には破裂してネクロ―シス(壊死)してしまうことになります。

「浸透」とは水の移動のことです。水は濃い濃度のほうへ引っ張られ、その力を「浸透圧」と言います。

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浸透圧という現象ですが、わかりやすい例は「ナメクジ」です。

ナメクジに塩(塩化ナトリウム)をかけると、萎んで小さくなってしまいます。水は濃度が高いほうへ引っ張られますので、ナメクジの中の水分が外に引っ張られて萎んでしまうんです。

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話を戻して、膜内にNa+が多くなりすぎると膜内の濃度が高くなり、水が流入しネクロ―シス(壊死)を引き起こしてしまうので、何とかしてNa+を膜外に追い出さないといけない。そこで作り上げたのがエネルギーを使って輸送する仕組み「ナトリウム・カリウムポンプ」です。
膜内のいらないNa+を膜外に追い出して、かわりに膜内にK+を入れるわけです。

単細胞の誕生です。

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「やりとりする細胞と血液」

単細胞は自らの細胞内液と海の中とで水やイオンのやり取りを行っていました。時が進み、単細胞がいざ、海中から陸上へと進化していく過程で、細胞外とのやり取りをどうしようかと考えた時に、どうしたのか?それは海水を抱え込んで上陸したのだ。細胞が抱え込んだ海水が「細胞外液」なのです。

人間は細胞の集まりで出来ているが、細胞外液にあたる「間質液(細胞と細胞の隙間)」「血漿(赤血球・白血球・血小板を除いた血液)」のおおもとは太古に細胞が抱え込んだ海水なのだ。

だから、細胞外液は海の成分と同じでNa⁺が多いということです。
そして細胞内液がNa+過多にならないように「ナトリウム・カリウムポンプ」で細胞内外のイオン濃度を一定にしているわけです。

これでナトリウムイオンは細胞内液・外液どちらに多いか迷わなくなったのではないでしょうか?

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