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。