細胞内外で濃度があることの意義(大学入試)

質問

よろしくお願いいたします。

過去問なのですが、問題のみで解答がなくテキスト等にものっていなかったので質問させていただきます。

問題は、「カルシウムイオンの濃度は細胞の内外で著しく異なっており、細胞外液では1.8mM,細胞内では0.1uM～10uMと細胞外での濃度がはるかに高い。細胞内でも（１）内ではカルシウムイオンの濃度が高い。このような濃度差は膜に存在する（２）がカルシウムイオンを輸送していることによって生じる」
そして、１，２に適切な語を入れないさい。また濃度差があることの意義、利点を述べよ。です。

解答がないので、どなたかわかるかた教えていただけないでしょうか？
私はよくわからなかったのですが、以下のように考えました。
（１）はわかりませんでした。
（２）はカルシウムポンプ
濃度差があることの意義については、私は浸透圧調整のためかと思いました。
つまり細胞内を一定濃度に保ち膨圧を保つことにより、細胞外から水の浸入を防ぐためです。
ただ、細胞膜はカルシウムのほか、ナトリウムやカリウムポンプもあり、必ずしもカルシウムでもって濃度を保たなくてもナトリウムイオンで保てばいいのでは？と思ったりしました。ナトリウムポンプにはナトリウムポンプのカルシウムポンプにはカルシウムポンプのそれぞれ異なった意義があるのでしょうか。

もう一つ思い至ったのは、細胞内の細胞外に対する電位は静止電位で常にマイナスに保たれていると思います。なので、これを保つためかな？と思いましたが、やはり違うのかなと。
というのもナトリウムポンプとカリウムポンプがありますが、どちらも+イオンですよね？ということはどちらも+に保たれることになり、細胞内がマイナスに保たれている理由にならない。。。と。

いろいろ考えましたが、どれも違うなと思います。お手数ですが、どなたかおわかりになるかた、教えていただけないでしょうか。どうぞよろしくお願いいたします。

回答No.3

taronbe

濃度差の意義は、ものすごく簡単に言うとダムに水を貯めるようにエネルギーを溜め込むというのが一つあると思います。ダムに蛇口を付けておけば栓を抜けばいつでも水が噴出してきますが、もしダムの上流と下流で水面が同じだと当然栓を抜いても何も起こりません。

カルシウムポンプによって常時細胞内のカルシウムを外にくみ出しておくと、蛇口であるカルシウムチャンネルを開くことによって一気にカルシウムが細胞内に流入して膜電位を変えるなどして即座に反応できます（チャンネルは他にもあります）。神経や筋肉の反応がこれで、もし何か起こってからイオンをポンプで汲み出して膜電位を変えてたら反応が遅くてしょうがないですよね。

お礼

ご回答ありがとうございます。
ダムのような役割ですか。わかったようなわからないような気がします。興奮が生じ、そのダムのような役割により細胞内にカルシウムイオン流入するとどうなるのでしょうか。