材料一:形成尿液最重要的器官是肾。当血液流经肾小球时,血浆(血液的液体部分)中的物质(除大分子蛋白质外)滤过到肾小囊腔中形成原尿,当原尿流经肾小管时,肾小管上皮细胞对原尿进行选择性重吸收与分泌作用后形成尿液。原尿中葡萄糖与氨基酸等物质的浓度与血浆、组织液中大致相同,而正常人的尿液中不含葡萄糖。肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液。图一为尿液形成过程,图二为肾小管及相关结构示意图。
材料二:肾小管对葡萄糖的重吸收能力有一定限度。当血糖浓度达1.8g/L时,部分肾小管的重吸收已达极限,导致出现尿糖。血糖的这个浓度称为肾糖阈。
(1)组织液中的葡萄糖浓度_______(高于、低于、等于)肾小管上皮细胞中的。
(2)原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是________,需要_____________的参与。
(3)如果想要检测某人的尿液中是否含糖,应当使用的试剂是_______,若出现__________说明此人尿糖。但进一步检测此人血糖浓度并未超过肾糖阈,推测此人尿糖的原因可能是______________________________________________。
(4)原尿中的葡萄糖未能被完全重吸收将会导致尿量__________,(填“增加”、“减少”或“不变”)原因是_______________________________。
(5)一个葡萄糖分子流经肾脏后又经过肾静脉流出的过程中,经过了肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用,共穿过了_______层磷脂分子层。(图示所有细胞均为单层细胞)
【答案】低于 主动运输 ATP与载体蛋白 斐林试剂 砖红色沉淀 肾小管的重吸收功能减弱,未将原尿中的葡萄糖全部吸收 增加 肾小管上皮细胞通过渗透作用重吸收水分,原尿中的葡萄糖未被全部吸收,其浓度高于正常水平,水分重吸收减弱,尿量增加 16
【解析】图一尿的形成过程:血液流经肾小球时,由于肾小球的滤过作用,水、无机盐、尿素、尿酸、葡萄糖、氨基酸等进入肾小囊,形成原尿;原尿流经肾小管时,肾小管上皮细胞对原尿进行重吸收,大部分水、部分无机盐、全部的葡萄糖、氨基酸等被重新吸收,形成尿液。根据题意和图二分析,肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液,而被动运输的特点是物质由高浓度处向低浓度处运输,因此肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度高于组织液中的;原尿中含有葡萄糖,经过肾小管的重新吸收后,尿液中葡萄糖浓度是0,因此肾小管上皮细胞吸收葡萄糖是由低浓度向高浓度运输,属于主动运输;主动运输需要载体协助,且需要消耗能量。
(1)根据以上分析已知,组织液中的葡萄糖浓度低于肾小管上皮细胞中的。
(2)根据以上分析已知,原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞的方式为主动运输,需要载体和能量ATP的参与。
(3)葡萄糖属于还原糖,因此可以利用斐林试剂检测尿液中是否含有葡萄糖,若水浴加热出现砖红色沉淀,则说明此人含有尿糖。若检测发现此人血糖浓度并未超过肾糖阈,则可能是因为其肾小管的重吸收功能减弱,未将原尿中的葡萄糖全部吸收。
(4)肾小管上皮细胞通过渗透作用重吸收水分,若此人原尿中的葡萄糖未被全部吸收,则其原尿的浓度高于正常水平,会导致水分重吸收减弱,最终导致尿量增加。
(5)一个葡萄糖分子经肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用的过程:入球小动脉-肾小球(1层细胞,2层细胞膜)-肾小囊壁(1层细胞,2层细胞膜)-肾小管壁(1层细胞,2层细胞膜)-肾小管周围的毛细血管壁(1层细胞,2层细胞膜)-肾静脉,因此该葡萄糖分子共穿过8层细胞膜,即16层磷脂分子。