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細胞の90％前後は水で、K⁺、Na⁺、Cl⁻などのイオンをかなりの濃度で含んでいる。ですから、細胞は厚さ約10ナノメートルの細胞膜で囲まれた、これらの一種のイオン溶液と見なすことができる。動物細胞でも、植物細胞でも、多くは高濃度のK⁺と低濃度のNa⁺を含み、動物細胞の外液になる体液や海水は、低濃度のK⁺と高濃度のNa⁺から成る。植物細胞では、外液になる池や河川の水は、低濃度のK⁺やNa⁺などから成る。このような状態の中で、神経では細胞膜を挟んで発生している電位が、一過性に変化する興奮という現象が起こる。ある種の植物細胞でも同じような現象が見られる。植物細胞では、細胞膜を挟んでイオンの大きな濃度差があり、細胞膜の外側には機械的に強靭な細胞壁があるために、大きな浸透圧と膨圧が発生している。本書では、細胞膜を舞台にして起こるこのような現象について、物理化学と物理学の法則と言葉を基礎に論じられている。

著：清沢　桂太郎
私が進学した大阪大学理学部生物学科では、生物現象を化学、物理化学、及び物理学の法則と言葉で理解するように指導された。教養課程では、数学、化学熱力学、有機化学、及び物理学の講義があり、物理実習、化学実習、生物実習などがあった。学部では、代謝生理生化学、酵素反応論、分子遺伝学、放射線生物学、細胞生理学などの外に、物理化学、有機化学、コロイド化学、高分子化学などの講義があった。大阪大学大学院理学研究科生理コースに進学してからは、シャジク藻と呼ばれるやや下等な水生植物を用いて、植物の細胞膜に浸透圧差を与えた時に起こる水の体積流を精密に測定する研究で、博士号をいただいた。基礎工学部生物工学科に就職してからは、特に溶液化学や化学熱力学や物理学について独学で学び、細胞膜などの半透膜で発生する浸透圧について、一つの理論体系を構築しようと努力した。