共通テストでよく出題される生物・生物基礎の問題に、腎臓の計算問題があります。計算パターンが決まっており、マスターすると得点源になります。濃縮率→原尿量→再吸収率という一連の計算パターンを練習しましょう。
腎臓の計算問題
腎臓の計算問題は出題パターンが決まっています。次の流れで出題されることが多いようです。
- 腎臓のつくりの知識問題
- ろ過されない物質
- 濃縮率の計算
- 原尿量の計算
- 水の再吸収率の計算
- 尿素などの再吸収量の計算
- グラフやホルモンに関する問題
特に、３～６の計算問題はパターンが決まっていますので、しっかりマスターすれば得点源にできます。
❶濃縮率の計算→❷原尿量の計算→❸再吸収量（率）の計算パターンをマスターする！
濃縮率の計算
腎臓では糸球体を流れる血液がボーマン嚢へろ過され原尿ができます。この原尿には人体にとって必要なものもたくさん入っているので、尿細管を流れる間に腎静脈に再吸収されます。そして、再吸収されなかったものが尿として輸尿管を通り、ぼうこうに貯められます。
このとき、尿中で血しょうや原尿に対してどれほど物質が濃くなっているかを表したものが濃縮率です。何倍に濃くなっているのかを計算するだけで濃縮率は計算できます。下の表で練習しましょう。
| 物質 | 原尿 | 尿 |
| 尿素 | 0.3mg/mL | 20mg/mL |
| イヌリン | 1.0mg/mL | 120mg/mL |
例題）尿素とイヌリンの濃縮率をそれぞれ求めなさい。
- 尿素の濃縮率
20÷0.3＝66.6…≒66.7倍 - イヌリンの濃縮率
120÷1.0＝120倍
要するに何倍濃くなっているのかを計算するだけでいいのです。尿素も人体に必要ない物質なので濃縮率は大きくなります。イヌリンは全く再吸収さいれない物質なので、濃縮率が最も高くなります。
原尿量の計算
尿量×イヌリンの濃縮率
濃縮率の計算のあとに出題されるのが原尿量の計算問題です。イヌリンの濃縮率を使って、尿量から原尿量を計算することができます。
| 物質 | 原尿 | 尿 |
| 尿素 | 0.3mg/mL | 20mg/mL |
| イヌリン | 1.0mg/mL | 120mg/mL |
例題）1時間に生成される尿量を100mLとすると、1時間に生成される原尿量を計算しなさい。
イヌリンに注目すると原尿量が計算できます。
イヌリンは全く再吸収されない物質でした。つまり、ボーマン嚢にろ過された原尿中に含まれるイヌリン量と、再吸収が終わった後の尿中に含まれるイヌリン量は同じになるはずです。しかし、それぞれの濃度は1.0mg/mLと120mg/mLと120倍も違います。
なぜかというと、液体の量が原尿と尿で120倍違うのです。原尿量と比べると尿量が1/120になっているのです。
- 原尿量
100mL(0.1L)×120＝12L
まったく再吸収されない物質の濃縮率を尿量にかけることで、原尿量を求めることができます。
水の再吸収率
❶原尿量と尿量を求めておく
❷原尿量—尿量＝水の再吸収量
原尿量と尿量がわかれば、液体である水の再吸収率も計算できます。
例題）水の再吸収率を計算し、整数で答えよ。
ここまでの計算で、原尿量が1時間で12L、尿量が0.1Lなので、再吸収された液体の量が計算できます。
- 再吸収された液体（水）の量
12L－0.1L＝11.9L
再吸収された液体（水）の量がわかれば、再吸収率も計算できます。
- 液体（水）の再吸収率
11.9L÷12L＝0.9916…≒99％
水の再吸収率はほとんどの問題で99％になります。
尿素などの再吸収量
❶尿量と原尿量を求めて置く
❷各量に濃度をかけて物質量を求める
❸原尿中の物質量―尿中物質量＝再吸収量
腎臓の計算の最後のパターンは、尿素などの再吸収量の計算です。表の単位に注意しながら次のように解きます。
| 物質 | 原尿 | 尿 |
| 尿素 | 0.3mg/mL | 20mg/mL |
| イヌリン | 1.0mg/mL | 120mg/mL |
例題）尿素の1時間当たりの再吸収量を求めよ。
原尿量が1時間当たり12L（12000mL）、尿量が100mLなので、原尿中と尿中に含まれる尿素の量は次のように計算できます。
- 原尿中の尿素量
0.3mg/mL×12000mL=3600mg - 尿中の尿素量
20mg/mL×100mL=2000mg
したがって、尿素の1時間当たりの再吸収量は、
- 尿素の再吸収量
3600mg－2000mg=1600mg
以上が腎臓の計算パターンです。しっかり練習しましょう。
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