あるヒトでは、1 分間につくられる原尿の量は 120 mL、尿の量は 1 mL であった。このヒトの血しょう中と尿中の尿素の濃度は次の表のとおりであった。
| 物質 | 血しょう中の濃度（mg/mL） | 尿中の濃度（mg/mL） |
|---|---|---|
| 尿素 | 0.3 | 20 |
尿素は糸球体で自由にろ過され、原尿中の尿素の濃度は血しょう中の濃度と等しいものとする。また、尿素は細尿管・集合管で分泌されないものとする。
このヒトで、1 分間に細尿管・集合管で再吸収された尿素の量は何 mg か。
再吸収量と再吸収率
原尿の量と各物質の血しょう中・尿中の濃度から、ろ過された量（原尿量 × 血しょう中の濃度）と尿中に排出された量（尿量 × 尿中の濃度）を求め、その差として再吸収された量や再吸収率を求められる
前提
- 濃縮率と原尿の量 （高校生物 体内環境の維持と免疫）
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- 肺のはたらきと血液の循環 （中学理科 生物分野の用語と知識）
- 血液の成分と排出 （中学理科 生物分野の用語と知識）
- 体液と血液の成分・血液凝固 （高校生物 体内環境の維持と免疫（知識））
- 腎臓と肝臓のはたらき （高校生物 体内環境の維持と免疫（知識））
- 濃縮率と原尿の量 （高校生物 体内環境の維持と免疫）
説明
腎臓では、糸球体でろ過されて原尿に出た物質の多くが、細尿管（腎細管）や集合管を通る間に血液へ戻されます（再吸収）。この技能では、原尿の量と、ある物質の血しょう中・尿中の濃度から、その物質がどれだけろ過され、どれだけ尿に出て、どれだけ再吸収されたかを求めます。さらに、ろ過された量のうち何％が再吸収されたか（再吸収率）を計算して、物質ごとの腎臓での扱われ方を比べられるようになります。
なぜそうしてよいのか
糸球体では、血しょう中のタンパク質以外の小さな物質は水と一緒にそのままこし出されるので、原尿中の濃度は血しょう中の濃度と等しいと考えます。したがって、ある時間にろ過されたその物質の量は「原尿の量 × 血しょう中の濃度」です。
一方、その同じ時間に尿として体の外へ出た量は「尿量 × 尿中の濃度」です。ろ過された物質は、尿に出るか、途中で血液に戻されるかのどちらかなので（分泌がないとき）、その差が再吸収された量になります。
再吸収率は、ろ過された量を 100 としたときの再吸収された量の割合です。分母はいつも「ろ過された量」です。ろ過された量は「再吸収された量」と「排出された量」に分かれるので、再吸収率と排出された割合を足すと 100 % になります。濃度ではなく「量」で比べることが大切で、尿中の濃度が高い物質でも、水が大量に再吸収されて濃くなっているだけで、物質そのものもかなり再吸収されていることがあります。原尿の量がわからないときは、前提の技能のとおり、イヌリンの濃縮率 × 尿量 で求めます。
手順
原尿の量を確認する（与えられていなければ、イヌリンの濃縮率 × 尿量 で求める）。原尿量と尿量は同じ時間・同じ単位にそろえる
ろ過された量を求める:
尿中に排出された量を求める:
再吸収された量を求める:
再吸収率を求める:
例題
ある人の腎臓で、原尿が 1 分間に 180 mL つくられ、尿が 1 分間に 1.5 mL つくられた。このときの尿素の濃度は次の表のとおりであった。
| 物質 | 血しょう中の濃度（mg/mL） | 尿中の濃度（mg/mL） |
|---|---|---|
| 尿素 | 0.3 | 9 |
尿素は分泌されないものとする。ろ過された尿素のうち、再吸収された尿素の割合（再吸収率）は何％か求めよ。
例題の解答
手順1: 原尿量は 1 分間に 180 mL、尿量は 1 分間に 1.5 mL で、どちらも 1 分間あたり・mL でそろっている。
手順2: ろ過された尿素の量は （mg/分）。
手順3: 尿中に排出された尿素の量は （mg/分）。
手順4: 再吸収された尿素の量は （mg/分）。
手順5: 再吸収率は （％）。
（確かめ：排出された割合は ％で、 になっている。）
答え:
よくある誤り
ろ過量を「尿量 × 血しょう中の濃度」としてしまう誤り（例: ）。ろ過されるのは原尿なので、正しくは 。
濃度の差や比で再吸収を考えてしまう誤り（例: や ）。濃度は水の量で変わるので、必ず「量 = 体積 × 濃度」に直してから差をとる: 。
再吸収率の分母をろ過量以外にしてしまう誤り（例: 排出量を分母にして ％とする）。正しくは分母はろ過量で、 ％。
再吸収率と排出された割合を取り違える誤り（例: ％を再吸収率と答える）。 ％は尿に排出された割合で、再吸収率はろ過量から排出量を引いた ％。両者の和は ％になる。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
ある健康なヒトに、イヌリンを静脈に注射しました。イヌリンは、糸球体からボーマンのうへすべてろ過されます。細尿管（腎細管）や集合管では再吸収も分泌もされません。注射後、血しょうのイヌリン濃度が一定に保たれている状態で、血しょうと尿の成分を調べました。その結果は次の表のとおりです。また、このヒトの尿量は 1 日あたり でした。
成分 血しょう中の濃度 (mg/mL) 尿中の濃度 (mg/mL) イヌリン 0.10 12 尿素 0.30 20 このヒトで、1 日あたりに再吸収された尿素の質量は何 g ですか。ただし、次の 3 つを前提とします。
- 原尿中のイヌリンと尿素の濃度は、それぞれ血しょう中の濃度と等しい。
- 尿素は細尿管や集合管で分泌されない。
- 1 日を通して、ろ過・再吸収の速さは一定である。
ある健康なヒトに、イヌリンを静脈注射した。その後、血しょうと尿に含まれるイヌリンと尿素の濃度を測定したところ、次の表のようになった。また、このヒトの1日の尿量は であった。
物質 血しょう中の濃度 (mg/mL) 尿中の濃度 (mg/mL) イヌリン 0.10 12 尿素 0.30 18 イヌリンは糸球体で自由にろ過され、原尿中のイヌリンの濃度は血しょう中の濃度と等しいものとする。また、イヌリンはろ過されたあと、細尿管（腎細管）や集合管で再吸収も分泌もされないものとする。尿素は糸球体でろ過されたあと分泌されることはなく、原尿中の尿素の濃度は血しょう中の濃度と等しいものとする。測定の間、血しょう中の濃度と尿の生成の速さは一定であったとする。
このヒトで、1日あたりに細尿管・集合管で再吸収される尿素の質量は何 g か。整数で求めよ。
この技能の次に学べること
- グルコースの再吸収の上限と尿糖 （高校生物 体内環境の維持と免疫）