肾脏分两个阶段工作:先按大小过滤大量血浆,再取回有用物质,剩下的就成为尿液。想法比标签重要,它会出现在关于葡萄糖、尿素和水的题目里。
这项技能接在区分排泄与排遗之后,因为尿素正是肾脏排出的废物。它也为负反馈的控制概念打下基础。
滤过是怎样进行的?
血液在压力下进入每个肾脏。压力把水和小分子从血液推入肾小管。这种液体叫滤液(filtrate)。
小分子能通过:水、葡萄糖、盐(离子)、氨基酸和尿素。大分子和细胞则留在血液中:蛋白质和红细胞太大,过不了滤膜。滤过看的是大小,而不是有没有用,所以有用的和废弃的物质在这一阶段都离开了血液。
选择性重吸收是怎样进行的?
滤液沿着肾小管流动时,身体取回它需要的东西。全部葡萄糖被重吸收回血液,氨基酸、大部分水和一部分盐也是。有些过程需要主动运输并消耗能量,因为物质是逆着浓度梯度移动。
尿素不会以同样方式被重吸收,所以它留在肾小管中,随尿液排出。被重吸收的水和盐的量可以改变,身体就是这样调节尿量和尿的浓度。
例题详解
一个模型肾脏一天产生 150 dm³ 滤液和 1.5 dm³ 尿液。这些数字是为练习想法而虚构的,并不是某个人的平均值。滤液体积中有百分之几被重吸收?
**第一步:**求被重吸收的体积。150 − 1.5 = 148.5 dm³。
**第二步:**除以滤液体积。148.5 ÷ 150 = 0.99。
**第三步:**换算成百分数。0.99 × 100 = 99%。
**检查:**1.5 是 150 的 1%(150 ÷ 100 = 1.5),所以尿液占 1%,被重吸收的是另外 99%。
再假设模型滤液的一个样本含有 5.0 单位葡萄糖,而模型尿液中没有。葡萄糖先被滤过,然后全部被选择性重吸收,所以从未到达尿液。
要留意的错误
常见的错误是说肾脏只把废物滤出来,好像一开始就选中了尿素。
错误答案:“滤过把尿素排出,把葡萄糖留在血液里。”
这漏掉了葡萄糖确实会进入滤液。滤膜按大小分开,而不是按用处。
改正的方法是把两个阶段都写出来:“包括葡萄糖和尿素在内的小分子被滤出血液。葡萄糖随后被选择性重吸收,尿素则留在尿液中。”这正是评分者想看到的顺序。
自我检测
先试做,再打开答案核对。
1. 说出一种太大、无法进入滤液的物质。
查看答案
蛋白质(或红细胞)。它们太大,无法通过滤膜,留在血液中。
2. 在某个模型中,200 dm³ 滤液产生 2 dm³ 尿液。被重吸收的百分比是多少?
查看答案
200 − 2 = 198 dm³ 被重吸收。198 ÷ 200 = 0.99,所以是 99%。检查:2 是 200 的 1%。
3. 为什么葡萄糖的选择性重吸收需要能量?
查看答案
葡萄糖通过主动运输被取回血液,主动运输可以逆着浓度梯度移动物质,因此需要来自呼吸的能量。
下一步
肾脏是一个器官、一项任务。接下来解读负反馈回路,看看身体到处使用的通用控制模式。如果考题措辞一变,你对两阶段的解释就不稳,我们的老师可以在生物线上一对一补习中帮你重新建立。