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Exercise 9:                    
              Renal System 
Physiology

Hina Rehmani

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Structure and Function of the 
Kidney

Wastes produced by metabolism need 
to be removed by the body 

Kidney is made up of about 1 million 
Nephrons

Function of the Kidney

Blood Filtration

Fluid Processing 

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Structure and Function of the 
Kidney

Nephrons are microscopic tubules composed of:

Glomerulus

Renal Tubule

Glomerulus is a tangled capillary bed 

Filters fluid from blood into the Renal Tubule

Glomerular Filtration: Fluid moves passively out of 
Glomerulus

Renal Tubule is a long tube 

Processes the filtrate from the Glomerulus

Tubular Reabsorption: Reabsorbs useful substances 

Tubular Secretion: Move wastes towards elimination 

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Structure and Function of the 
Kidney

The Renal Tubule consists of:

Proximal Convoluted Tubule (PCT)

Loop of Henle (Nephron Loop)

Distal Convoluted Tubule (DCT)

Collecting Duct 

Last part of the collecting tubule in the nephron

Glomerular capsule surrounds the Glomerulus

Funnels filtrate into the Renal Tubule

Renal corpuscle 

Name for the Glomerulus and Glomerular capsule 
collectively 

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Structure and Function of the 
Kidney

Blood Supply to the Glomerulus

Afferent Arteriole

Feed the Glomerular Capillary Bed

Efferent Arteriole 

Drains the Glomerular Capillary Bed

 

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Stimulating Glomerular 
Filtration

Efferent

Afferent

Glomerulu

s

Glomerula

r capsule

PCT

Loop of 

Henle

DCT

Collectin

g Duct

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Activity 1: Effect of Flow Tube 
Radius on Glomerular Filtration

Procedure: Increase the Afferent Arteriole radius 
by 0.05 mm increments  

What happens to the Glomerular Filtration Rate as 
the Afferent radius increases?

It increases!

What would happen to the Glomerular Filtration 
Rate if the Efferent radius was increased or 
decreased?

If increased then Glomerular Filtration Rate would 
decrease

If decreased then Glomerular Filtration Rate would 
increase

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Activity 2: Effect of Pressure on 
Glomerular Filtration

Procedure: Increase the blood pressure 
supplying the Glomerulus by 10 mmHg 
increments

What happens to the Glomerular Filtration 
Rate as the blood pressure increases?

It increases!

Why does this occur?

More pressure allows the Glomerulus to push 
out more filtrate

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Activity 3: Combined Effects on 
Glomerular Filtration

Procedure: Record a baseline run and compare it 

to a run with the Outflow Valve Closed

What was the difference between the two runs?

When the Valve was Closed, there was no Glomerular 

Filtration Rate and no Urine Production

What would happen if the all the collecting ducts 

in the kidney were blocked?

Pressure would build up

Ducts would burst/break

Would kidney function as a whole be affected if 

one nephron was blocked? 

No, because the kidney has about one million other 

nephrons

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Activity 3 continued

How could the body increase 
Glomerular Filtration Rate in the kidney?

Dilate the Afferent Arteriole

Constrict the Efferent Arteriole

Increase Blood Pressure supplying the 
Glomerulus

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Review of the Relationships 

within the Renal System 

Blood Flow, Glomerular Pressure, Glomerular 
Filtration Rate, and Urine Production are related

Constricting the Afferent Arteriole causes …

Decrease in Glomerular Pressure 

Decrease in Glomerular Filtration Rate

Decrease in Urine Production

Constricting the Efferent Arteriole causes…

Increase in Glomerular Pressure

Increase in Glomerular Filtration Rate

Increase in Urine Production

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Stimulating Urine Formation

Effere

nt

Afferent

Glomerulu

s

Glomerular capsule

PCT

Loop of 

Henle

DCT

Collectin

g Duct

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Activity 4: Role of the Solute 
Gradient on Maximum Urine 
Concentration

In urine formation, solutes and water move 
from the lumen to the interstitial spaces 

Total solute gradient will effect the 
movement of solute and water to these 
interstitial spaces

Antidiuretic Hormone (ADH)

Increases water permeability in DCT and Collecting Duct

Water flows from high solute conc. into the interstitial 
spaces 

Water is absorbed

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Activity 4 continued

Procedure: Increase the Max. Total Solute 
Concentration of the Gradient by 300 
milliosmole increments, adding ADH as 
well

What happens to the Urine Concentration 
as Total Solute Concentration Gradient 
(Conc. Grad) increases?

It increases because ADH causes water to 
move out of urine and the more solute there is 
the more concentrated the urine

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Activity 5: Effect of Glucose 
Carrier Proteins on Glucose 
Reabsorption

There is a limit to the amount of 
glucose reabsorbed because carrier 
proteins are needed to move them to 
the interstitial fluid 

If glucose carriers are being used, 
excess glucose is eliminated in urine 

Procedure: Increase the glucose carriers 
by increments of 100

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Activity 5 continued

What happened to the glucose concentration in urine 

as the number of glucose carriers increased? 

Glucose concentration in the urine decreased because 

the carriers were able to get the glucose across

If there was more glucose than could be transported 

by the available number of glucose carrier proteins, 

what would happen to the urine? 

An increased glucose concentration in the urine 

Why do we expect to find glucose in the urine of a 

diabetic person?

The lack of insulin causes a high glucose concentration 

The glucose can’t all be absorbed because there are 

only so many glucose carriers

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Activity 6: Effect of Hormones on 
Urine Formation

Excess water = dilute urine

Dehydration = concentrated urine

Hormones control urine concentration

ADH – Produced by Hypothalamus and 

Stored in Posterior Pituitary Gland

Increases water permeability

Works at DCT and Collecting Duct 

Aldosterone – Produced by Adrenal Gland

Reabsorbs sodium ions and water but loses 

potassium ions 

Works at the DCT

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Activity 6 Continued

Procedure: Compare a baseline run with one when 

Aldosterone is added and one when ADH is added

How are the results different when Aldosterone is 

added?

Urine Volume decreases 

Sodium and Water are retained 

Potassium Conc. increases because it is kicked out 

How are the results different when ADH is added?

Urine Concentration increases

Urine Volume decreases 

Are the effects of Aldosterone and ADH similar or 

antagonistic?

Similar (Agonists) - both conserve Sodium and Water

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