生体 ナトリウム カリウム 役割

質問

赤血球の内側にカリウム、細胞外にナトリウムが多いのは生体内で何の役割を担うためにそうなっているのですか？

回答No.1

mrsamama · ベストアンサー

難しい質問ですね。
正しい解答ができるかどうか自信ないんですけど。

ナトリウム-カリウムポンプのことはご存知ですよね？
その上で、なぜ「細胞内にカリウム、外にナトリウム」？
（どうして赤血球限定なのか、わからないんですけど）

細胞膜は、何でも出入りできるようにはできていないので、
細胞がほしい物質を内部に取り込もうとするとき、
イオンの電気勾配を利用して、マイナスを帯びた細胞内に引っ張り込む、
これがエネルギー輸送ですよね。

カリウムもナトリウムもプラスイオンですが、
何でも入ってきてしまわないようにコントロールしたいので、
細胞膜の孔は、できるだけ小さくしておきたい。
ナトリウムよりも小さいカリウムの方が出し入れしやすい、ということだと思います。

また、このシステムは太古の原始生物時代から使われているシステム
ということも、重要だと思います。
生物の体液や細胞液は、原始時代の海水とよく似た組成だと言います。
初めの生物は、海水の中にいて、細胞膜一枚で海と仕切ったようなものでした。
細胞膜の孔から、栄養と老廃物を透過させて交換して代謝してたのでしょうから、
内も外も海水、というのが、一番手間のかからないものだったと思います。

なぜ、何の役割のために……誰かがシステムを作り上げたのではなく、
海という素材から作られてきた成り立ち……だから、カリウムとナトリウム、
ということではないでしょうか。

生物はみんな、体の中に海を持っているんですよ。ステキですよね。

お礼

質問して、自分でも考えたのですが、実際には下記のような質問内容と答えでした。(高校の生物Iの内容)
Ｑ生体内で、細胞の内側にカリウム、細胞外にナトリウムが多いのは何の役割を担う為ですか？
Ａ活動電位や静止電位を作り出す為。

しかしながら、回答頂けてとても嬉しいです。

どうして赤血球限定のなのか。
高校生物の教科書で取り上げられているナトリウム-カリウムポンプの例は赤血球です。
なので、赤血球を選びました。とくに限定した意図はありません。

・イオン半径(参考Wikipedia)
　11Na 113（4配位）116 （6配位）pm
　19K 152 （6配位）165 （8配位）pm
小さいのはナトリウムイオンです。

何でも入ってきてしまわないようにコントロールしたい為に、
細胞膜の孔は、できるだけ小さくしておく。
原始生物時代の生物は、海水中におり、海との仕切りは細胞膜一枚だった。
細胞膜の孔から、栄養と老廃物を透過させ代謝していたと考えられる。
その場合、内も外も海水の組成が一番効率的。

・海水中に含まれる主なイオン組成(参考Wikipedia)質量パーセント
　ナトリウムイオン Na+ 1.0556
　マグネシウムイオン Mg2+ 0.1272
　カルシウムイオン Ca2+ 0.0400
　カリウムイオン K+ 0.0380
ここで、何故マグネシウムイオン、カルシウムイオンが使われていないのかという新たな疑問発生。

mrsamamaさまのおかげで、今までより考えを深める事ができました。
自分の中に海があるなんて本当に素敵です。