当前课程知识点:普通生物学 > 第四章 高等动物体的结构与功能 > 第五节 内环境的控制 > 4.5.9 尿液的浓缩
前面我们已经讲过
经过肾小球的滤过作用
形成了原尿
形成的原尿有180升
而每天我们人体排出体外的终尿呢
却只有1.5升左右
很显然
绝大部分的水分和所有的营养物质呢
都被重吸收了
尿液生成还包括了浓缩的过程
下面我们就来分析
尿液是如何被浓缩的
肾脏对水的重吸收方式是渗透
那么动力来自哪里呢
它就来自于肾小管
和集合管内外渗透浓度梯度
也就是说呢
水的重吸收
要求肾小管周围组织液是高渗的
那么
肾髓质的渗透浓度梯度
又是如何形成的呢
这与髓袢的结构与功能密切相关
髓袢是呈U字型的
它分为了降支和升支
降支和升支又有粗段和细段之分
各区段小管对水和溶质的
通透性以及重吸收的机制不同
由于髓袢降支和升支当中
小管液的流动方向不同
可以通过逆流倍增的机制
建立起从外髓部到内髓部的渗透浓度梯度
从图中可以看到
外髓部的渗透浓度
最低为300mmol/L
而内髓部的渗透浓度梯度
最高达到了1200mmol/L
有两种物质对渗透浓度梯度的影响最大
这就是氯化钠和尿素
下面我们就来分析
这个渗透浓度梯度是如何形成的
在髓袢的降支细段
这段小管的管壁细胞呢
对水是通透的
但是对氯化钠和尿素是不通透的
由于髓质从外髓部
向内髓部存在着渗透浓度梯度
而且这个浓度是逐渐升高的
于是呢
髓袢降支小管液中的水
不断地被重吸收
并且进入组织间隙
结果呢
肾小管中滤液的渗透浓度就逐渐升高
直到与肾髓质组织液渗透浓度相近
就像这张图显示的那样
到了髓袢降支的底部时
管内外的渗透浓度都是1200mmol/L
到了髓袢的升支细段时
却出现了相反的情况
这段管壁对水是不通透的
而对氯化钠却是通透的
对尿素也是中等通透的
所以
当小管液从内髓部
向肾皮质方向流动时
由于小管液中的氯化钠浓度
高于髓质组织液中的氯化钠浓度
于是呢
氯化钠就不断地被重吸收
溶质含量降低
滤液的渗透浓度也随之降低
到了髓袢升支的粗段
小管上皮细胞对水和尿素都是不通透的
但是却可以主动的吸收氯化钠
所以
滤液流经髓袢升支的粗段时
由于氯化钠被不断地重吸收
小管液的渗透浓度又进一步降低
到了粗段的末端时
小管液已经成为了低渗溶液了
就像这张图显示的那样
已经达到100mmol/L
综合以上分析呢
我们就会发现一个规律
当滤液流经肾小管的髓袢时
无论是降支还是升支
管内溶质的浓度
从上到下都是逐渐升高的
也就是说滤液的渗透压是逐渐升高的
这样就形成了渗透浓度梯度
由于髓袢的降支和升支是两个平行的管道
其中液体流动的方向相反
所以呢
这种现象就被称为了逆流倍增现象
逆流是指两个并行的小管中
液体流动的方向相反
这个逆流倍增的机制就解释了
从肾的皮质到肾的髓质
渗透浓度逐渐升高的机制
在刚才的介绍中呢
我们只提到了氯化钠对渗透浓度形成的作用
事实上呢
除了氯化钠之外
尿素对渗透浓度梯度的形成
也具有重要的作用
让我们再来看这张示意图
来自远曲小管的低渗滤液
进入集合管
沿着集合管从皮质到髓质流动时呢
大量的水分被细胞间液所重吸收
结果呢
滤液的渗透压逐渐升高
就像这张图所示的那样
到达内髓部时
集合管中小管液的渗透压
已经达到了1200mmol/L
此外呢
由于集合管的上皮细胞
对尿素的通透性很高
所以
上皮细胞在吸收水分的同时呢
还会重吸收尿素
大家可能会问了
尿素属于代谢废物
应该排出体外
为什么集合管还要重吸收尿素呢
因为尿素
对于肾脏髓质部高渗透压的形成
以及尿液的浓缩都有重要作用
当尿素被集合管重吸收
并扩散进入肾髓质之后呢
肾髓质组织间液的渗透势就得到了增加
这样呢
就会促使集合管上皮细胞
重吸收更多的水分
同时
由于髓袢升支细段
对尿素有一定的通透性
而且
升支细段小管液中的尿素浓度呢
比管外组织液的尿素浓度要低
所以
肾髓质组织液中的尿素呢
又会扩散进入髓袢升支细段的小管液中
并随着小管液
重新进入内髓部的集合管中
再次被重吸收
这样就形成了尿素的再循环
所以说呢
尿素在肾髓质中的再循环
它的最重要的作用
就在于极大地提高了肾脏的集合管
浓缩尿液的能力
-绪论
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