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ダイエット高等学校・生化学(健康関係のイオン)


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 などの広告にうっかり騙されないためにも、イオンについて知ることは意味があると思います。

 高校の学習内容(1年生)で考えてみます。

○ 概要

イオンとは  何かを水などの液体に溶かしたとき、電気をもったら、イオンと言われる。
 例:塩を水に入れると、ナトリウムイオン、塩化物イオンになる。
体に関係するイオン  以下が体に大事なイオンです。
 HNaKCa2+Cu2+Mg2+Zn2+Fe3+ClOHPO2−HCO3ー

○ 詳細

1 イオンとは

 健康に関係して、イオンのつくものは、今まで聞いたことがあると思います(やっぱりマイナスイオンが有名かなと思います)。イオンというのはいったい何なのでしょう。意味は「電気を帯びた原子や、原子団。電気的に中性な食塩や炭酸ナトリウムなどを、それぞれ水に溶かした時などに得られる。」(新明解国語辞典 第五版 (C) 三省堂)です。

 ずばり訳が分かりません。大手スーパーイオンの方が分かりやすいです。

 簡単に言います。食塩(ナトリウムと塩素で作られる)と水で塩水になるとき、水中でナトリウムと塩素に分かれて、それぞれが電気を持ちます。ずばりそのとき、水に溶かして電気を持つ時点でイオンというみたいです。
 ナトリウムがイオンになるとナトリウムイオンになり、塩素だと塩化物イオン(なぜ塩素イオンじゃないの?)となるそうです。以下の通りです。

 例 塩を水に入れる場合

食塩(ナトリウム+塩素) → ナトリウムイオン(プラスの電気を持つ) + 塩化物イオン(マイナスの電気を持つ)

 このとき、プラスの電気をもったイオンを陽イオンマイナスの電気をもったイオンを陰イオン(マイナスイオンとは言わない)というそうです。
 また、水のような液体で電気をもつイオンに分かれる物質を電解質というそうです。だから塩は電解質になります。

 イオンの書き方について、元素記号の右上に、電気の強さを書きます。例えば、プラスの電気が1のナトリウム、マイナスの電気が2の硫黄、炭酸水に含まれてマイナスの電気が2の炭酸イオンの場合は、
Na  S2−  CO2−
Na1+ではありません。強さが1の時は1を省略するそうです。)
となります。炭酸イオンのように元素が何個か固まって1つのイオンになる場合もあります。

※ 健康によいとされるマイナスイオンですが、訳が分からないというのが正直なところでした。

2 体に関係するイオン

 人体に含まれるイオンについて、以下になります。(フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』の周期表から人体に関する部分を引用し、語尾を変更しています。)

イオン 説明
H
(水素イオン)
 生物を構成する物質(炭素、水素、窒素、酸素、リン、硫黄)のひとつ、水などの液体中では、H(水素イオン)やH3O+(オキソニウムイオン) となり、液性(酸性やアルカリ性)を示す材料となります。
Na
(ナトリウムイオン)
 人体にとっては重要な電解質のひとつです。その大部分が細胞の外側に分布している。細胞の外側の液体の陽イオンの大半を占めます。そのため、ナトリウムの過剰摂取は濃度維持のための水分貯留により、高血圧の大きな原因となります。
K
(カリウムイオン)
 カリウムは人体に不可欠の電解質です。Kとして約200gほど存在します。主に細胞の中に分布しています。筋肉、神経細胞のはたらきに関係します。Kを口にすると、緩やかに吸収され、全身の細胞で速やかに取り込まれます。余分は腎臓で排泄されます。一日の所要量は1〜2gとされます。また、心臓をわざと停止させるときに静脈にKを注射することがあります。 カリウムの用途には、臭化カリウムとして医薬品の鎮静剤や、ヨウ素化カリウムとして殺菌消毒薬などに使われています。
Ca2+
(カルシウムイオン)
 ヒトの必須元素で食物を通じて摂取します。カルシウムが不足すると健康に悪影響があるため、カルシウムを補助するための食品や薬品等も販売されています。生体内には約1kgほど存在します。脳の活動を促します。骨の主成分でもあります。1日当たりの必要量は約500mgです。周産期の婦人(妊娠満22週から生後満7日未満まで)はこれの3倍強は必要です。マグネシウムも同時に摂取しなければ意味がないとされています。
Cu2+
(銅イオン)
 銅は必須微量元素の一つで、主に骨や肝臓に存在しています。銅はヘモグロビンの合成に不可欠な元素です。しかし、ヘモグロビンそのものには銅は存在しません。一方、節足動物や軟体動物において、ほ乳類のヘモグロビンに相当する酸素結合タンパク質であるヘモシアニンの活性中心は銅である。銅が不足することでは、鉄の吸収量が低下し貧血となったり骨異常などが起こります。しかし、銅は要求量がそれほど多くなく、食品中に豊富に存在するためそのようなことはまれです。
 銅は生物の代謝に必須の元素ですが、過剰供給されると、足尾銅山鉱毒事件に見られるように毒性を示します。
Mg2+
(マグネシウムイオン)
 人体にとっても、リボソームの構造維持やたんぱく質の合成、その他エネルギー代謝に関する生体機能に必須な元素です。マグネシウムの欠乏は虚血性心疾患などの原因のひとつと考えられています。
 生体内でマグネシウムは主に骨の表面近くにマグネシウムイオンとして保存され、代謝が不足した場合にはカルシウムイオンと置き換わり、マグネシウムが体内に補充されます。
 マグネシウムの生体内での栄養素や薬理的な働きについては広範にわたって研究が行われているが、いまだその重要な面に関しては不明な点が多いそうです。
 最近では、ミネラル成分のひとつとしてサプリメントや清涼飲料水などの添加されることが多くなってきています。
 マグネシウムは動植物に対して毒性の強い元素でないため、植物肥料として過剰使用を特に警戒する必要はありませんが、動物が直接食物から摂取する場合には、他の無機物(リンやカルシウム)とのバランスを適切にしなければ、尿路結石などの原因になりうることがわかっています。
Zn2+
(亜鉛イオン)
 生体では鉄の次に多い必須微量元素で、体重70kgのヒトに平均2.3g含まれます。100種類を超える酵素の活性に関与し、主に酵素の構造形成および維持に必須です。それらの酵素の生理的役割は、免疫機構の補助、創傷治癒、精子形成、味覚感知、胎発生、小児の成長など多岐にわたります。炭酸脱水酵素が最も重要です。その他、加水分解酵素の活性に関わり、DNAやRNAのリン酸エステルを加水分解によって切断するので細胞分裂に大きく関わります。
 欠乏すると、味蕾の減少による味覚障害、精子形成の減少、皮膚炎、免疫機能の減弱、甲状腺機能の減弱となります。欠乏の原因は亜鉛含量の少ない食事の摂取、亜鉛と結合し小腸での吸収を妨げる食物繊維の取りすぎ、さらに鉄や銅の過剰摂取などです。多く含む食材はレバーです。
Fe3+
(鉄イオン)
 鉄は人にとって必須の元素です。鉄の体内での役割は、赤血球の中に含まれるヘモグロビンが酸素の運搬するときに助けることです。そのため、体内の鉄分が不足すると、酸素の運搬量が十分でなくなり鉄欠乏性貧血を起こすことがあるので、鉄分を十分に補充する必要があります。鉄分は、レバーやほうれん草などの食品に多く含まれ、これらを摂取することで改善されます。
Cl
(塩化物イオン)
 塩素は水道水の消毒に使用されており、一定の濃度を保つように規定されています。一方、発がん性を示すトリハロメタンが生成する危険性があります。
 液体塩素は、塩素に直接触れた部分が炎症を起こします。塩素を浴びてしまった場合、すぐにその場からはなれ、着ていた衣服を脱ぎ、毛布に包まるなどして体を温めなければなりません。すぐに医療機関での処置を受けることが必要です。呼吸が停止している場合には一刻も早く人工呼吸による蘇生の必要があります。呼吸が苦しい場合には酸素マスクをすることが必要です。
 塩素を含む漂白剤(次亜塩素酸ナトリウム)と酸性の物質を混合すると、有毒な塩素が分離してガス化し危険な状態となります。このため、漂白剤には「混ぜると危険」の表示があります。
 ポリ塩化ビニルなどの有機塩化物ポリマーを低温で燃焼するとダイオキシンなどの毒性物質が発生します。
 塩素はオゾンホールの原因物質としても指摘されています。
OH
(水酸化物イオン)
 物質がアルカリ性か酸性か決めるイオン、水素イオンよりも多ければアルカリ性
PO2−
(リン酸イオン)
 DNA、ATPを構成するため非常に重要です。また、タンパク質の機能調節にも重要です。
HCO3ー
(重炭酸イオン、炭酸水素イオン)
 血液中で赤血球がCO(二酸化炭素)を運搬するとき、重炭酸イオンの形で運搬します。また、血液中の酸を緩衝する物質として働きます。日常では灰汁として古代より日常生活のアルカリとして洗浄などに活用されてきました。

3 チェック問題

 当ページチェック問題 ※javascript使用
(リンク先ページのチェック問題で、記憶の定着をはかって下さい。)

4 勉強になる動画、資料

参考資料 リンク元
イオン
マイナスイオン
電解質
周期表
リン酸塩
炭酸
フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
マイナスイオンはインチキか
高校の先生のために書いたマイナスイオン
市民のための環境学ガイド
マイナスイオンを謳った商品の実態 国民生活センター
ボルドーの血液 blood Factory
血液検査地の読み方 E-血液.com
体液の仕組みとはたらき 人体のしくみとはたらき
呼吸器系ユニット講義録 東邦大学医学部

1コマ:おじいさんが、山で肥満治療をしているπ児(ぱいじ)に仲間を紹介している。おじいさん「π児、新しい仲間のφ児(ふぁいじ)じゃ」φ児「よろピクピク大胸筋」π児「わーい、φちゃん、よろぴく〜!」
2コマ:おじいさんが、山のおいしい水を二人の女の子にあげている。おじいさん「さぁ、山のミネラルたっぷりのイオン水で一息入れなさい。」π児はごきゅごきゅ飲んでいる。φ児「わぁ!ありがとう」
3コマ:φ児「この独特の臭いがミネラルかしら、健康に良さそう!この水どこでくんでくるの?」
4コマ:おじいさんが「あそこじゃ」と、家の近くの大きな水槽を指差す。そこにはワニが飼われていた。φ児「わっ、ぺっぺっ信じらんない!ワニ飼ってるっ〜」
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