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農 業 と 科 学

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生命にとって塩とは何か
一生物と塩との関係史‑ 2
京都大学名誉教授
近畿大学農学部教授

高橋英一
3 ナトリウムとカリウムの使い分け
ナトリウムと力リウムの特異性
ナトリウム，カリウム，カルシウム，マグネシ
ウム，

リンといえばミネラルの代表であるが，こ液(細胞外液〉として存在し，その中に細胞が浸かっている。これはいわばわれらの内なる海である。この海は体重 60キログラムの大人で約 9 リットルあり，その 3分の 2は細胞間隙に存在し，

3

れらの中ナトリウムとカリウムの二つは，不溶性分の lは血管の中に入り体内を循環している。その塩をつくらないという特徴がある。そのため生してその中のアンモニアなどの老廃物は，腎臓で物の体の.~で法他のミネラルのように，骨をつく

f戸過されて尿として体外に捨てられ，残りは再循ったり，細胞壁と結びついたり，生体成分の中に環する。

組み込まれたりせず，水分に溶けて自由なイオン

この血管を流れる体液(血液〉には赤血球があの形で存在している。そして浸透圧や pHを一定

り，肺で酸素を受け取って組織細胞に運び，かわに保ち，体の中の環境を整える役割をしている。

りに炭酸ガスを受け取って姉に運んで呼気の中にこれは地味ではあるが，多細胞生物にとっては特捨てている。この呼気，尿それから汗として一日に重要である。に失う水分量は約 2.5 リットルで，これに相当す多細胞生物と単細胞生物る水分を食物や飲料水から補っている。また一日われわれの体は多数の細胞からできているが，当たりの血液の循環量は約 180リットルで，これ最初は受精した一個の卵細胞から出発している。

は血液量の 60倍，体内水分総量 (36リットル〉の体重ーゼログラムは約一兆個の細胞に相当するの5倍にのぼる。この血液循環のため心臓は一生休で，三キログラムの新生児の体には三兆個の細胞み無く働くが，それに費やされるエネルギーは莫がある。細胞は二分裂で増加するので，この数は大な量にのぼる。われわれは体の中の水分を何度約 42回の分裂に相当し，それが生まれるまでの十も腎臓で浄化して使い，水分の消費を極力節約している。

か月の間に行われる。
一方一個だけの細胞からなる生物もいる。クロ

一方植物はどうしているだろうか。分げつ最盛

レラやケイ藻などの単細胞藻類，アメーパーやソや期のイネを例に取るとつぎのようである。 10平方ウリムシなどの原生動物である。この単細胞生物

メートル当たりのイネの生体重 45キログラム，水と多細胞主物の大きな違いの一つは，単細胞生物

分 80パーセントとすると，体内水分量は 36リット

は水の中 iこしか住めないことである。もっとも微ルとなる(さきのヒトの場合と同じ〉。根が吸収小な単細泡生物の場合は，血液の中や葉の上の水した水は導管を通って蒸散流となって地上部に運滴なども水環境になりうる。水環境は細胞が酸素ばれ葉面から失われるが，その量は一日当たり約と養分を取り込み，老廃物を捨てるのになくては67.5リットルにのぼる。イネは一日に体内水分のならぬ媒体(環境〉である。同様に多細胞生物も二倍近い水を消費している計算になる。同じ生体内部の多数の細胞を養うために，体内に水環境を重で比べると，イネの水消費量はヒトの 36倍にのつくる必要がある。

ぼる。イネはヒトにくらべて水の浪費家である

われわれの体の 60パーセントは水であるが，その 4分の 3は細胞内にあり，残りの 4分の lは体が，このようなことが可能なのは土壌という大きな貯水槽をもっているからである。

平成 9年 2月 1日

農 業 と 科 学

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血管が閉鎖系をなしているのに対して，導管は開放系である。血液と異なり導管液は循環せず，液で著しく異なり，また互いに反対の分布をしてし、る。

末端(葉脈端〉から水蒸気あるいは水滴のかたち

例えば，体重 60キログラムのヒトの体には約 80で体外にでる。根が吸収した養水分である導管液グラムのナトリウムと約 120グラムのカリウムがを葉まで送り届ける力は根圧と蒸散圧である。根含まれているが，ナトリウムは 98パーセントが細圧は糖を消費して植物自らが作り出すが，蒸散圧は太陽の熱エネルギーを利用している。しかも蒸胞外液に，カリウムは逆に 98パーセントが細胞内液に存在している。表 3に赤血球細胞と血液の液散圧は根圧よりはるかに大きい。植物は徹底的に体部分である血禁のナトリウムとカリウム濃度を太陽エネルギーを利用し，動物にくらべて随分と示した。赤血球細胞中のナトリウム濃度 f細胞内省エネルギー的であることがわかる。

3分の l液に相当)は血奨(細胞外液に相当)の 1

植物が循環系をもたない理由としては二つ挙げに過ぎないのに対して，カリウムでは 20倍以上応ることができる。一つは形態である。動物の体がなっている。

三次元的であるのに対し，植物の主要部分(葉〉

竪表 3 血液中のナトリウムとカリウムの分布は二次元的(シート状)である。したがって比表面

血j夜輸送やガス交換の距離は非常に短いので，拡散だ血禁

赤血球けですむ。今一つは排准の仕方である O 無機栄養mg/Qmg/Q

積〈外部環境との接触面積〉が大きく，養水分のZL
Lを営む植物は動物にくらべて排、准の必要性はもと

ナトリウム

3，28026012.
6

もと少ないが，細胞内部に動物にはない液胞をもカリウム

1703，6900.05っており，ここに代謝廃物を一時的に排世する。

細胞膜を介して，細胞の内外でこのような対照

これは液胞液の浸透圧を高め，吸水を促進して細的な勾配を生じる原因は，細胞膜上にナトリウム胞壁に膨圧をおよぼし，細胞に張りをもたせる役を外へ汲みだし，カリウムを内へ汲み入れるポン割をしている。植物は細胞内排准を行なうとともプがあるためである O このポンプの{動きによづ世物を吸水に役立てている。そして最に，その排1て，生物の細胞内部は低ナトリウム高カリウムに終的には落葉によって，葉とともに捨て去る。こ保たれている。塩生植物の中にはカリウムの数倍

れは植物体が葉と根と両者をつなぐ維管束(導管にのぼる多量のナトリウムを含むものがあるが，と師管〉の三つからなるユニットの集合体であるその細胞内の液胞膜上にはこのポンプがあり，ナため可能なのである。
植物は動物のように内なる海をたたえていなトリウムを液胞内に汲みだして隔離し，細胞質を低ナトリウムに保っている。

い。植物にあるのは内なる川の流れである。この生物はナトリウムとカリウムを細胞の内と外でような違いがナトリウムに対する要求性に反映し使い分けているが，そのはじまりは海水中の単細ている。

胞生物にある。かれ白らは高ナトリウム低カリウム細胞の内と外で異なるナトリウムとカリウムのという外部環境(海水〉に対して，低ナトリウム分布高カリウムという内部環境を細胞の中につくった

生物体内の水分は細胞内液と細胞外液に分けらが，それは多細胞生物にも受け継がれ"この細胞れる。細胞内液は細胞内に存在する水分で，ヒトの内外に生じた濃度勾配を，養分の取り込みや刺の場合体重の約 45パーセントを，細胞外液は細胞激の伝達に利用するようになった。

間l
療 を満たす液，血管内の血液で約 15パーセントを占めている〈合計で 60ノ f一セント〉。植物では細胞援や細胞間￨擦をみたす液，導管液の他に液胞液が細胞外液にあたる。体内水分にはナトリウムとカリウムが溶けているが，その濃度は内液と外