A Consideration of Intra- and Extracellular Concentrations of K+ and Na+ Ions

「イオン」に関しては中学校の理科で学習する．その際，「電気分解」や「電気泳動」を例にあげながら「化学」の一項目として学ぶ．「電気分解」も「電気泳動」も日常で接することはほとんどなく，生徒を含め一般の人たちが日常で化学に関連して「イオン」を想起するのは乾電池を手にした時くらいかもしれない．一方で「イオン」という単語自体は幾つかのスポーツ飲料等のラベルに表記されているので多くの人に馴染みがあるであろう．運動や，夏季の発汗による脱水症状を防ぐために水分補給が推奨されているが，その際に「イオン」と関連付けて説明されることがある．また，生活習慣病予防の観点から塩分の摂り過ぎに注意するよう喚起されているが，この場合も「イオン」との関連で説明されることがある．「イオン」は，実は生物にとって極めて重要な因子であるが，それについて学ぶのは高校の生物においてである． しかし残念なことに，細胞の内外でカリウムイオン(K+) とナトリウムイオン(Na+)の濃度が異なっていることと，それが神経細胞にとって重要な役割を果たしていること，に関して僅かに説明される程度である．そもそも細胞の内外でK+とNa+の濃度が異なっている必然性については何らの考察もない．学校における「生物」という科目を「暗記するだけの科目」と考えている生徒も多いようであるが，「生物」は「物理」と「化学」を基盤とした総合分野であり，生徒には「知識を総動員して考えぬく科目」として認識をしてもらいたい．本稿では，細胞膜をはさんだK+とNa+の濃度差の重要性を概説し，教科書には触れられていない濃度勾配の必然性について考察する