探索生命《生物學》226
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2.
1844年德國生理學家Carl
Ludwig認為腎絲球glomerulus的角色是簡單的機械過濾器,分子要小到可以通過微血管壁、穿過鮑氏囊壁上的薄膜。腎絲球的高血壓將血液裡的小分子,擠壓到腎元。
3.
用現代顯微鏡觀察,可見到腎小球微血管壁與鮑氏囊壁上有許多孔洞,藉此可說明過濾作用是如何進行。
4.
腎絲球的高血壓,強力地將離子、水和其他小分子(葡萄醣、胺基酸和尿素),從微血管推擠出去,穿越孔洞到鮑氏囊。鮑氏囊的液體壓力較低。
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研究顯示,進入到腎元的液體,其組成成分與血液差不多一樣,只差缺乏血球細胞和漿蛋白細胞,血球細胞和漿蛋白細胞這二種細胞太大,無法通過過濾器官的膜。
6.
腎絲球微血管與鮑氏囊的細胞,不是將腎絲球物質主動運輸到鮑氏囊,相反地,物質是被心跳產生的血壓強力推擠出去的,因為血液的過濾是透過血壓,因此這個程序稱為過濾作用ultrafitration。
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咖啡、茶和可樂的咖啡因,能增加腎絲球的過濾作用,因此增加過濾液體的體積。
8.
生成尿液的第二個程序:再吸收。再吸收作用避免身體所需的基本物質,因過濾而流失。人體每天會過濾出170公升的水,這些水從身體移出後,必須再補充。
9.
腎元通道的其中一個功能是,選擇性地再吸收大部分的水和許多溶解物質。人類腎臟裡的過濾通道可分為幾段,鮑氏囊之後,首先是近曲小管proximal
convoluted tubule,接著是亨耳氏套loop of Henle,然後是遠曲小管distal
convoluted tubule,最後是集尿管collecting tubule。
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當鮑氏囊過濾的物質通過這些管道,約有99%的水被再吸收,這些水經由滲透作用穿越管道壁的細胞,返回微血管網絡裡的血管。因此,人類的腎臟(哺乳動物和鳥類的腎臟)能夠產生濃尿,尿液與血漿相比是高滲透壓的。
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雖然一開始的過濾液與血液是等張的,最後集尿管裡的尿液是稀尿液還是濃尿液,取決於當前身體是缺乏或含有過量的水分。
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腦下垂體回應身體水分變化的方式是,釋出血管加壓素vasopressin,血管加壓素調控集尿管對水的通透度。當血液裡有血管加壓素,集尿管的通透性較佳,會有更多水分子離開集尿管。
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當血液裡沒有血管加壓素,集尿管會變得無法通透,水分仍留在集尿管,經過輸尿管,抵達膀胱,產生大量的稀尿。乙醇會抑制血管加壓素的釋放,因此增加尿量。
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水並非腎元通道唯一再吸收的物質。正常健康的人類,對於葡萄醣、幾乎所有的胺基酸和大部分的無機離子,都會再吸收回血液。大部分的再吸收都必須藉由主動運輸,因此腎元通道上的細胞,必須花費能量才能達成再吸收。
15.
就再吸收而言,近曲小管的細胞非常重要,近曲小管細胞的細胞膜上鑲嵌著蛋白質幫浦,主動運輸葡萄醣、胺基酸和許多無機離子,血管可經由近曲小管細胞的細胞膜上的幫浦,主動再吸收葡萄醣、胺基酸和許多無機離子。
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水的再吸收是被動的,濾液的水分經由滲透作用回到血液,大約有85%的過濾水和離子是在近曲小管與亨耳氏套前段再吸收。
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