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[004] 陽イオンと陰イオン(1)引力と反発力 cation and anion, attraction and repulsion (GB#101D01)

[004] 陽イオンと陰イオン(1)引力と反発力 cation and anion, attraction and repulsion (GB#101D01)

cation and anion, attraction and repulsion
●イオンがなければ命もない。

理学療法士や柔道整復師など手技を主体とする医療系資格試験では,イオン(ion)の働きが出てくるのは生理学くらいなものだろう。 それだけにこの系の学生にはあまり関心を持たれないようだけど,イオンは生理学全般はもとより内科や病理などの臨床医学のあちこちに見え隠れする重要な役者だ。

●身体のなかの大事なイオンたち

基礎医学の中で働き方の大事なイオンは限られている。
ナトリウムイオン(Na+カリウムイオン(K+,カルシウムイオン(Ca2+),水素イオン(H+),重炭酸イオン(HCO3の5つくらいで大体足りる。
塩素イオン(Cl)やリン酸イオン(PO43-),リン酸水素イオン(H2PO4)は存在としては無視できない。だけど,教科書的にはとくに独立してめだった働きはない。

●イオンは気づかれないうちに出入りしている

からだのしくみに興味があるひとでも,からだの中で電気が働いていると聞いても異様な感じがするだけかもしれない。 電気と言うと,そういえば…乾燥した季節にばちばちっと来るアレを思い出すだろうか。 あの静電気というのはショックはあるけど実は,からだの中で働いている電気とはあまり関係ないほうだ。 われわれのからだを動かしている電気は,そこにあることをまったく感じないし,食べ物や飲み物のように外から取り込んでいる感じはしないし,尿や汗のように外に出したりすることもないので,さっぱり意識に上らない。 だけどホントはわれわれのからだは気づかないうちにちゃんと電気を出し入れしている。 プラス電気とマイナス電気を一緒に出し入れしているから気づかないのだ。

●ミクロの世界では電気は偏っている

われわれが普通に「電気がある」と言っているのは正確に言うと電気の片寄りあるいは片寄った電気の動きのことだ。 からだを作っている物質,出入りする物質の中身は必ずプラス電気とマイナス電気がぎっしり詰まっている。 両方が同じ数だけあるとプラス・マイナス・ゼロということで,片寄りがないから表向き「電気」はない。 でも片寄りがないだけで中身のプラス・マイナスが消滅しているわけではないのだ。 からだの中では,物質によって,場所によって,電気の片寄りが生まれたり消えたりして,それが生命活動を動かす大事なカギになっている。 からだの中では電気の片寄りを持った小さな粒子が大活躍している。 それが「イオン,ion」だ。

●陽イオンと陰イオン

イオンは電気を帯びた微粒子だ。原子でも分子でもいい。重炭酸イオンは分子がイオン化したものだ。 プラス電気(+)に帯電したものを陽イオン(よういおん, cation),マイナス電気(-)に帯電したものを陰イオン(いんいおん, anion)と呼ぶ。 「マイナスイオン」というのは健康器具などの業界独自の用語で,現実に存在している「陰イオン」とは別物ですよ,という意味が暗に込められているので混同しないように注意が必要だ。

原子の場合,陽イオンになるのか,陰イオンになるのかはそれぞれ決まっている。 少なくとも生理学の教科書レベルではナトリウム原子(Na)など金属原子がイオンになるときは必ず陽イオンで,塩素原子(Cl)がイオンになるときは必ず陰イオン(Cl)になる。 カルシウム原子がイオンになるときは必ずプラス電気が2個ついた陽イオンになる(これは2価の陽イオンというね)。

●陽イオンと陰イオンは引き合う

イオン基本00410s

陽イオン01 陽イオンと陰イオン02 陰イオンは引きあい,同じ極性のイオンどうしは反発するという性質は,イオンの働きの基本だ。 たとえば分子の形を決めたり,分子とイオン,分子と分子どうしがくっついたり離れたりするときに,ほかにいくつかある因子と一緒になって働いている。 しかしその性質をつかって実際の生理学のしくみを細かく説明することは,初級の生理学解剖学では,あまりない。 大雑把に,身体の中で物ができたり壊れたり,細胞が反応するときにはたらく大事な性質だということを覚えていれば大丈夫だ。

イオン基本20170s
イオン基本30270s
イオンが働く生理学の重要な場面はまた別の機会に紹介する。
イオンが持っている電気は静電気とは別物なので,陽イオンと陰イオンが引き合ってくっついても,持っている電気だけが流れてどこかに消えたりはしない。

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○関連する記事

[013] 細胞膜の脂質二重層 lipid bilayer of the cell membrane
[011] 体内の酸性・アルカリ性と炭酸ガス body acid-base reaction and carbon dioxide gas
[021] 活動電位 action potential
[024] 電位依存性ナトリウムチャネル voltage-dependent sodium channel
[036] リガンド依存性イオンチャネル ligand-gated ion channel
[028] 静止膜電位 resting membrane potential
[031] 興奮伝導 conduction of excitation

○参考文献

細胞の分子生物学, ニュートンプレス; 第5版 (2010/01)
カラー図解 人体の正常構造と機能 全10巻縮刷版,坂井 建雄,日本医事新報社
人体機能生理学,杉 晴夫,南江堂
トートラ人体解剖生理学 原書8版,丸善
イラスト解剖学,松村 讓兒,中外医学社
・柔道整復学校協会編「生理学」,南江堂
・東洋療法学校協会編「生理学」,医歯薬出版株式会社

rev.20160403,rev.20170205.

◆こころ医療福祉専門学校
http://kokoro.ac.jp/

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