人体的排泄

答案： （1）比较血浆和原尿成分的变化： 血浆中含有蛋白质（8.0克/100毫升），而原尿中不含蛋白质（0克/100毫升）。血浆和原尿中葡萄糖、尿素、无机盐的浓度完全相同。

说明肾小球的功能： 肾小球具有滤过作用。当血液流经肾小球时，小分子物质（如水、葡萄糖、尿素、无机盐等）能够通过肾小球的毛细血管壁和肾小囊壁，被滤过到肾小囊中，形成原尿。大分子物质（如蛋白质）和血细胞不能通过，仍留在血液中。因此，原尿中含有与血浆浓度相同的葡萄糖、尿素和无机盐，但不含蛋白质。

这种选择性滤过的特点保证了：一方面，代谢废物能够从血液中滤出；另一方面，重要的大分子物质不会丢失。

（2）原尿中含有葡萄糖（0.1克/100毫升），而尿液中不含葡萄糖（0克/100毫升），说明葡萄糖在从原尿到尿液的过程中被重新吸收了。

具体解释： 这个过程发生在肾小管。当原尿流经肾小管时，肾小管具有重吸收作用，能够主动吸收原尿中对身体有用的物质，将它们送回血液。葡萄糖是人体重要的能量物质，会被肾小管全部重吸收，因此正常尿液中不含葡萄糖。

这种重吸收功能避免了有用物质的浪费，体现了肾脏的精密调节作用。肾小管周围有丰富的毛细血管，肾小管壁和毛细血管壁都很薄，便于物质交换，这是结构与功能相适应的体现。

（3）尿液中尿素浓度（2.0克/100毫升）比原尿中（0.03克/100毫升）高约67倍，原因有两个方面：

第一，水分大量被重吸收。原尿流经肾小管时，约99%的水分被重吸收回血液，只有约1%随尿液排出。水分减少，但尿素总量基本不变（肾小管对尿素不重吸收或只吸收很少一部分），导致尿素浓度大幅升高。这就像一杯糖水，水蒸发了，糖的浓度就升高了。

第二，原尿量大，尿液量小。正常人每天形成约180升原尿，但只排出约1.5升尿液，尿液只是原尿的1/120。体积缩小，尿素浓度自然大幅升高。

这种浓缩作用非常重要，既能彻底清除代谢废物，又能避免排出过多水分，保持体内水分平衡。

（4）如果尿液中检出葡萄糖和蛋白质，可能的疾病：

尿液中出现葡萄糖（尿糖）：可能患糖尿病。 原因：糖尿病患者血糖浓度过高，当血糖超过一定水平（约160-180mg/100ml，称为肾糖阈）时，肾小管无法将滤过的全部葡萄糖重吸收，多余的葡萄糖就会随尿液排出，出现尿糖。尿糖是糖尿病的重要诊断指标之一。

需要注意：并非所有尿糖都是糖尿病。短时间内大量进食糖类食物，血糖暂时升高，也可能出现尿糖，这叫生理性糖尿，不是疾病。因此，诊断糖尿病需要结合空腹血糖、糖化血红蛋白等多项指标。

尿液中出现蛋白质（蛋白尿）：可能患肾炎等肾脏疾病。 原因：正常情况下，蛋白质分子较大，不能通过肾小球滤过，血浆和原尿、尿液中都不应含蛋白质。如果肾小球的滤过膜受损（如肾炎、肾病综合征等），通透性增加，蛋白质就会漏到原尿中，并随尿液排出，出现蛋白尿。蛋白尿是肾脏疾病的重要信号。

需要注意：剧烈运动后、发热时，也可能出现少量暂时性蛋白尿，休息后消失，这是生理性的。如果持续出现蛋白尿，则要警惕肾脏疾病，需要及时就医检查。

知识点：本题综合考查尿液形成的过程，包括肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用。要求学生能够通过比较血浆、原尿、尿液的成分差异，理解尿液形成的机制，并能分析尿液成分异常的原因和意义。

答案： （1）饮水量与尿量、尿素浓度的关系：

饮水量与尿量的关系： 饮水量越多，尿量越多，两者呈正相关。饮水1000毫升，尿量1000毫升；饮水2500毫升，尿量2100毫升。尿量增加幅度略小于饮水量增加幅度，因为还有部分水分通过皮肤（汗液）、呼吸道（呼出的水蒸气）等途径排出。

饮水量与尿素浓度的关系： 饮水量越多，尿素浓度越低，两者呈负相关。饮水1000毫升时，尿素浓度为2.5克/100毫升；饮水2500毫升时，尿素浓度降为1.5克/100毫升。这是因为饮水多时尿液稀释，虽然尿素总量不变或略有增加，但浓度降低。

（2）饮水多时尿液稀释，但尿素排出总量反而增加的原因：

第一，肾脏血流量增加。饮水多时，血容量增加，流经肾脏的血液量增多，肾小球滤过率提高，形成的原尿量增加，更多的尿素被滤出到原尿中。

第二，肾脏功能改善。充足的水分使肾脏工作在较好的状态，滤过和排泄功能更高效。水分充足时，尿素更容易从血液中滤出并排出体外。

第三，尿液稀释促进排泄。尿液稀释时，尿素浓度梯度更大，有利于尿素从血液向尿液的扩散和排泄。

第四，身体代谢改善。水分充足时，全身代谢更旺盛，蛋白质代谢产生的尿素量可能略有增加。

从数据看：饮水1000毫升时，尿素排出25克；饮水2500毫升时，尿素排出31.5克，增加了6.5克，增幅26%。这说明充足饮水有利于代谢废物的排出。

（3）长期饮水很少对泌尿系统的影响：

第一，肾结石风险增加。饮水少，尿液浓缩，尿液中的钙盐、尿酸等物质浓度升高，容易析出结晶，形成结石。肾结石会引起肾绞痛、血尿、尿路梗阻等问题。临床研究表明，饮水少是肾结石的重要危险因素。

第二，尿路感染风险增加。尿液有冲刷尿道的作用，能将细菌冲走。饮水少，尿量少，细菌在尿道停留时间长，容易繁殖，引起尿路感染。表现为尿频、尿急、尿痛等。

第三，代谢废物排出不畅。饮水少时，尿量减少，虽然尿素浓度升高，但总排出量减少（如表格中饮水1000毫升只排出25克尿素）。代谢废物在体内蓄积时间长，浓度升高，可能对细胞产生毒害作用。

第四，肾脏负担加重。为了在尿量减少的情况下排出足够的代谢废物，肾小管需要更努力地浓缩尿液，肾脏长期在高负荷状态下工作，容易受损。

第五，其他健康问题。饮水少还会导致便秘、皮肤干燥、血液黏稠度增加等问题，影响整体健康。

（4）医生建议每天饮水1500-2000毫升的原因：

第一，保证充足尿量。每天饮水1500-2000毫升，可以产生约1400-1700毫升尿液（如表格数据），这个尿量能够充分稀释尿液，有效排出代谢废物，预防结石形成。

第二，最佳的尿素排泄。从表格数据看，饮水1500-2000毫升时，尿素排出量为28-30.6克，既能有效排出代谢废物，又不会过度稀释尿液。尿素浓度在1.8-2.0克/100毫升，既不会因为过度浓缩引起肾脏负担，也不会因为过度稀释而降低排泄效率。

第三，平衡补充与排出。人体每天通过尿液排出约1500毫升水分，通过皮肤蒸发和呼吸排出约500-1000毫升水分，还有食物中含有约500-700毫升水分，体内代谢产生约300毫升水分。综合计算，每天需要从饮水中补充1500-2000毫升水分，才能维持水平衡。

第四，促进整体健康。充足饮水不仅有利于泌尿系统，还能促进血液循环、帮助消化、调节体温、保持皮肤健康等。

第五，安全适宜。这个饮水量对大多数人来说既安全又有效，不会对肾脏造成过度负担，也不会导致水中毒。当然，具体饮水量还要根据年龄、体重、活动量、气温等因素调整。

实用建议：分次饮水，每次150-200毫升，不要一次大量饮水；口渴是缺水的信号，要主动饮水，不要等到口渴才喝；早晨起床、运动后、睡前要适量饮水。

知识点：本题综合考查饮水与泌尿系统功能的关系，要求学生能够分析数据，理解尿液形成和排泄的机制，认识充足饮水对健康的重要性，培养健康的生活习惯。

答案： （1）血液流经肾单位的路径： 入球小动脉（D）→ 肾小球（A）→ 出球小动脉（E）→ 肾小管周围的毛细血管（F）→ 小静脉

详细说明： 血液从肾动脉进入肾脏，经过多级分支，形成入球小动脉。入球小动脉进入肾小囊，弯曲盘绕形成肾小球。血液流经肾小球时，发生滤过作用。流出肾小球的血液不是直接进入静脉，而是形成出球小动脉。出球小动脉再次分支，形成毛细血管网，缠绕在肾小管周围。这些毛细血管参与肾小管的重吸收作用，然后汇合成小静脉，最后汇入肾静脉流出肾脏。

这种血管分布的特点： 第一，肾小球本身是毛细血管，入球小动脉和出球小动脉之间是毛细血管，这种"动脉→毛细血管→动脉"的结构在人体中比较特殊。 第二，血液在肾脏中经过两次毛细血管（肾小球毛细血管和肾小管周围毛细血管），为两次物质交换（滤过和重吸收）提供了结构基础。 第三，这种精密的血管结构保证了肾脏高效的滤过和重吸收功能。

（2）尿液形成的两个主要过程及其发生部位：

第一个过程：肾小球的滤过作用，发生在A（肾小球）和B（肾小囊）之间。 当血液流经肾小球时，在血压作用下，血浆中的小分子物质（水、葡萄糖、氨基酸、无机盐、尿素等）通过肾小球毛细血管壁和肾小囊壁，滤过到肾小囊腔中，形成原尿。大分子物质（如蛋白质）和血细胞不能滤过，留在血液中。

第二个过程：肾小管的重吸收作用，发生在C（肾小管）处。 当原尿流经肾小管时，肾小管主动吸收原尿中有用的物质（全部葡萄糖、大部分水分、部分无机盐），通过肾小管壁将它们送回F（肾小管周围的毛细血管）中的血液。尿素不被重吸收或只吸收很少一部分，浓度不断升高。经过重吸收后，原尿变成尿液。

这两个过程的关系： 滤过是"全面过滤"，将小分子物质都滤出；重吸收是"选择回收"，将有用物质收回。两个过程配合，既彻底清除了代谢废物，又保留了有用物质，体现了肾脏的精密调控功能。

（3）如果出球小动脉（E）堵塞，会对尿液形成产生严重影响：

第一，肾小球滤过压升高。出球小动脉堵塞，肾小球的血液流不出去，肾小球内血压急剧升高，滤过压增大，短期内滤过率可能增加，原尿量增多。

第二，肾小球血流淤滞。血液在肾小球内流动缓慢，停留时间长，更多的物质被滤出，可能导致异常物质（如蛋白质）也被滤出。

第三，肾小管缺血。出球小动脉堵塞，无法形成肾小管周围的毛细血管网，肾小管得不到血液供应，缺血缺氧。肾小管细胞的重吸收是主动运输，需要消耗能量，缺氧时重吸收功能严重下降。

第四，重吸收障碍。由于肾小管缺血，重吸收功能减弱或丧失，原尿中的葡萄糖、水分、无机盐等不能被有效重吸收，大量随尿液排出。患者会出现多尿、尿糖、低血糖、脱水、电解质紊乱等症状。

第五，肾功能受损。长期堵塞会导致肾小球和肾小管坏死，肾功能永久性损伤，可能发展为肾衰竭。

这说明肾脏的血液供应非常重要，任何影响肾脏血流的因素（如血栓、动脉硬化、休克等）都会严重损害肾功能。

（4）肾小管周围需要有丰富的毛细血管（F）的原因：

第一，物质交换的需要。肾小管的重吸收作用是将原尿中的有用物质（葡萄糖、水分、无机盐等）送回血液。这些物质从肾小管腔进入肾小管上皮细胞，再从上皮细胞进入周围的毛细血管。丰富的毛细血管提供了充足的"接收场所"，使重吸收的物质能够迅速进入血液循环，避免在肾小管周围蓄积。

第二，浓度梯度的维持。毛细血管中的血液不断流动，将重吸收的物质带走，维持了肾小管周围组织液与毛细血管之间的浓度差，使重吸收能够持续高效地进行。如果没有丰富的毛细血管，重吸收的物质无法及时运走，浓度升高，就会影响进一步的重吸收。

第三，营养和氧气的供应。肾小管上皮细胞进行主动重吸收需要消耗大量能量，需要充足的氧气和营养物质。丰富的毛细血管为肾小管细胞提供氧气和营养，保证其旺盛的代谢活动。

第四，结构与功能相适应。肾小管周围毛细血管的这种分布特点，与肾小管的重吸收功能高度适应。毛细血管壁很薄（只有一层上皮细胞），肾小管壁也很薄，两者紧密接触，物质交换距离短，效率高。

第五，血液的再利用。从肾小球流出的血液通过出球小动脉到达肾小管周围，这样血液在肾脏中有两次发挥作用的机会：第一次在肾小球滤过，第二次在肾小管重吸收。这种设计非常精妙，提高了血液的利用效率。

知识点：本题考查肾单位的结构和功能，要求学生理解肾脏独特的血液循环特点，掌握尿液形成的过程，能够分析肾脏结构异常对功能的影响，认识生物体结构与功能相适应的特点。

答案： （1）患者尿液检查的异常项目：

第一，尿量异常增多。患者24小时尿量为3500毫升，而正常范围是1000-2000毫升，尿量明显增多，接近正常上限的2倍。这种尿量异常增多的现象称为多尿。

第二，尿糖阳性。正常尿液中不含葡萄糖，尿糖应为阴性。该患者尿糖阳性(++)，说明尿液中含有较多葡萄糖。

第三，尿酮体阳性。正常尿液中不含酮体，该患者尿酮体阳性(+)，说明体内脂肪代谢异常，产生了酮体并随尿液排出。

第四，尿比重偏高。尿比重反映尿液的浓缩程度，正常为1.015-1.025。该患者尿比重为1.030，偏高，说明尿液中溶质（主要是葡萄糖）含量增加。

尿蛋白阴性，这是正常的，说明肾小球滤过膜功能正常。

（2）根据检查结果和症状，该患者可能患糖尿病。

判断依据：

症状方面： 患者有"三多一少"的典型症状：多尿（尿量3500毫升）、多饮（口渴、多饮）、多食（虽然题中未明确说明，但糖尿病患者常有）、体重下降（消瘦）。这是糖尿病的典型临床表现。

检查结果方面： 尿糖阳性是关键指标。正常人尿液中不含葡萄糖，出现尿糖提示血糖升高。尿酮体阳性说明因为糖利用障碍，身体开始分解脂肪供能，产生酮体。乏力是因为细胞不能有效利用葡萄糖，能量不足。

病理机制： 糖尿病是由于胰岛素分泌不足或作用障碍，导致血糖升高。血糖超过肾糖阈（约160-180mg/100ml）时，肾小管无法将滤过的全部葡萄糖重吸收，多余的葡萄糖随尿液排出，出现尿糖。尿液中的葡萄糖产生渗透作用，带走大量水分，导致多尿。多尿又引起失水，刺激口渴中枢，出现多饮。

确诊需要： 虽然根据症状和尿液检查可以初步判断为糖尿病，但确诊需要进行空腹血糖、餐后2小时血糖、糖化血红蛋白等检查。空腹血糖≥7.0mmol/L或餐后2小时血糖≥11.1mmol/L可诊断为糖尿病。

（3）正常尿液中不含葡萄糖，而该患者尿液中出现葡萄糖的原因：

正常情况： 血浆中含有少量葡萄糖（约0.1克/100毫升，相当于80-120mg/100ml）。当血液流经肾小球时，葡萄糖作为小分子物质，能够被滤过到原尿中。但在原尿流经肾小管时，肾小管会主动将全部葡萄糖重吸收回血液，因此尿液中不含葡萄糖。

肾小管重吸收葡萄糖是有限度的，当血糖浓度正常（80-120mg/100ml）时，滤过的葡萄糖量在肾小管的重吸收能力范围内，可以被全部重吸收。

患者的异常情况： 糖尿病患者血糖浓度大幅升高，可能达到200、300甚至更高（mg/100ml）。血糖越高，经肾小球滤过到原尿中的葡萄糖量就越多。当血糖超过160-180mg/100ml（肾糖阈）时，滤过的葡萄糖量超过了肾小管的最大重吸收能力，多余的葡萄糖无法被重吸收，就会随尿液排出，出现尿糖。

形象比喻： 肾小管重吸收葡萄糖就像一个水泵抽水。正常情况下，水不多，水泵能把水全部抽走。但当水太多，超过了水泵的最大抽水能力，就会有水溢出。同样，当血糖过高，葡萄糖量超过肾小管的重吸收能力，就会有葡萄糖"溢"到尿液中。

需要注意： 尿糖是糖尿病的重要信号，但并非所有尿糖都是糖尿病。短时间大量摄入糖类也可能出现暂时性尿糖。反过来，有些糖尿病早期患者肾糖阈升高，血糖虽高但可能不出现尿糖。因此，诊断糖尿病主要依靠血糖检测，尿糖只是参考指标。

（4）如果不及时治疗，糖尿病会对身体造成严重危害：

急性并发症： 第一，糖尿病酮症酸中毒。当胰岛素严重不足时，细胞不能利用葡萄糖，只能大量分解脂肪供能，产生大量酮体。酮体是酸性物质，在体内蓄积会导致酸中毒，患者出现恶心、呕吐、腹痛、呼吸深快、意识障碍，严重时会昏迷，危及生命。该患者尿酮体阳性，提示已有酮症倾向。

第二，高渗性昏迷。严重高血糖（常超过600mg/dl）、脱水、意识障碍，死亡率高。

慢性并发症： 第三，心脑血管疾病。长期高血糖会损伤血管，导致动脉粥样硬化，增加冠心病、心肌梗死、脑卒中的风险。糖尿病患者心脑血管疾病风险是正常人的2-4倍。

第四，肾脏损害（糖尿病肾病）。长期高血糖会损害肾小球，导致蛋白尿、肾功能下降，最终发展为肾衰竭，需要透析或肾移植。糖尿病肾病是导致尿毒症的主要原因之一。

第五，眼部并发症（糖尿病视网膜病变）。高血糖损害视网膜血管，导致视力下降、视网膜出血、失明。糖尿病是成年人失明的主要原因之一。

第六，神经病变。周围神经受损，出现手脚麻木、疼痛、感觉减退。自主神经受损，出现消化不良、直立性低血压、泌尿功能障碍等。

第七，糖尿病足。下肢血管和神经病变，足部感觉减退，容易受伤而不自知，伤口难以愈合，感染后可能需要截肢。中国每年约有100万糖尿病患者截肢。

其他影响： 第八，免疫力下降，容易感染。 第九，影响生长发育（儿童糖尿病）。 第十，影响生育能力。 第十一，生活质量下降，心理压力大。

预防和治疗： 糖尿病虽然不能治愈，但可以控制。通过合理饮食（控制总能量、少吃糖类、多吃粗粮蔬菜）、适量运动、控制体重、规律用药（胰岛素或降糖药）、监测血糖，可以将血糖控制在正常范围，延缓并发症的发生发展，糖尿病患者同样可以享有正常的寿命和生活质量。

知识点：本题综合考查尿液检查、糖尿病的诊断和危害。要求学生能够分析尿液检查结果，理解尿糖出现的原因和机制，认识糖尿病的危害，培养健康意识。本题将生物学知识与临床医学、健康教育相结合，体现了生物学的应用价值。