Log in to StudySoup
Get Full Access to Clemson - ANA 2230 - Study Guide - Final
Join StudySoup
Get Full Access to Clemson - ANA 2230 - Study Guide - Final

Already have an account? Login here
Reset your password

CLEMSON / Biology / BIOL 2230 / How is ph inside cells different than outside the cells?

How is ph inside cells different than outside the cells?

How is ph inside cells different than outside the cells?


School: Clemson University
Department: Biology
Course: Human Anatomy and Physiology II
Professor: John cummings
Term: Winter 2016
Tags: Urinary, fluid, balance, nephron, Kidney, and glomerulus
Cost: 50
Name: Urinary System and Fluids study guide
Description: This study guide covers all the lecture objectives, extra information discussed in class, and material from the review session regarding the urinary system for Dr. Cummings course
Uploaded: 04/30/2018
9 Pages 143 Views 4 Unlocks

Lecture Objectives

How is ph inside cells different than outside the cells?

Urinary System

Identify the components and the functions of the urinary system.

∙ Filters the plasma of the blood through the kidneys then ureters then urinary  bladder then urethra 

∙ Functions: 

o Fluid filtration,

o regulate blood volume (and thus pressure),

o maintains salt/water (ionic) balance,

o maintains acid/base (pH regulation of blood),

o can induce gluconeogenesis,

o can stimulate renin production (regulate bp for kidney),

o can regulate erythropoietin production or rbcs from the bone marrow o activates vitamin D (from inactive form) which is important for Ca  production

How the kidneys regulate hydrogen and bicarbonate ion concentrations of the blood?

o 180 L of blood are filtered/day but 99% is reabsorbed

Describe the structure of a kidney and its coverings.

∙ Renal capsule­ very outer portion—1st supportive layer

o Adipose capsule: kidney surrounded in this because it is 1) a great  insulator to keep heat/blood flow; 2) because of its protective function  since they’re close to outside of body

o Renal fascia­ anchoring portion outside 

∙ Cortex­ deep to the capsule 

o Kidney is the size of a fist and is made of millions of nephrons  We also discuss several other topics like Name the different properties of life.

o Nephron made of…

 Glomerulus: site of filtration of filtrate that will be urine; a 

What give the stripe appearance of the pyramids?

specialized, fenestrated (leaky) capillary network that exists b/w 

arterioles (usually only b/w arterioles and venules—makes bp 

higher in this unique type) which is completely surrounded by a 

tubule network (called a renal tubule) 

 Renal tubule: consists of 

∙ glomerular (bowman’s) capsule the capillaries surrounding 

the glomerulus that then extends to the

∙ proximal convulated tubule (site of most tubular  We also discuss several other topics like What are the advantages and disadvantages of using electronic medical records?

reabsorption) that receives fluid from the glomerulus via its

capsule then leads into the 

∙ loop of henle (descending limb then ascending) leading to

∙ distal convoluted tubule 

∙ Renal corpuscle: glomerulus combined with bowman’s 


 Collecting ducts: carries filtrate from many nephrons and empties  into the minor calyces to the renal sinus, then ureters; aggregate in 

pyramids, giving it that streaky appearance 

∙ Medulla­ deep to cortex contains the pyramids

∙ Pramids­ contain collecting ducts (what give the stripe appearance of the  pyramids)

∙ Columns­ inward extension of the cortex

∙ Pelvis­ region that contains the sinus and is the hilus of kidney Don't forget about the age old question of How to read force notations?

∙ Minor calyces­ form together to make major calyces 

∙ Major calyces­ form together to make renal pelvis/sinus and in hilus area 

List the similarities (meaning all the components) and differences between cortical and  juxtamedullary nephrons, including the vasculature present..

∙ Cortical: most common type of nephron, about 85% of nephrons in the body,  most of their area is in the cortex with only a small part in the lumen  ∙ Juxtamedullary: closer to the medulla (loops of Henley descend deeply into  medulla), produce a more concentrated urine than cortical and we have regulation  systems to help balance b/w types to get concentration just right 

∙ Afferent arteriole­ arrives at glomerulus (delivering blood)

∙ Efferent arteriole­ exits glomerulus (carrying blood away)

o As it leaves, forms a traditional capillary bed called peritubular capillaries ∙ Peritubular capillaries­ surrounds tubular part of the cortical nephron— blood  supply that directly receives substances from the tubular cells (collects  reabsorption products) We also discuss several other topics like What is the study of phrenology?

∙ Vasa recta­ modified peritubular capillaries in a juxtamedullary structure (collects reabsorption products in these modified nephrons)

Discuss the histology of the juxtaglomerular apparatus and the filtration membrane. ∙ JG apparatus: Modification where distal convoluted tubule runs against afferent  arteriole (countercurrent mechanism) 

o Modified smooth muscle in the wall of the afferent arteriole called  juxtaglomerular cells

 These cells function as a baroreceptor (monitoring BP) and secrete  renin as a regulator

o Epithelial cells of distal convoluted tubule called macula densa cells  These cells function as chemoreceptors (monitoring ionic 

concentration of the filtrate) stimulating JG cells to secrete renin 

when necessary (when low salt, low water and bp)

∙ Filtration membrane: 

o Fenestrated epithelium: really leaky allowing everything except cellular  components (proteins) to pass through 

o Podocytes: surrounds the fenestrated epithelium extending like pedicels  around it, slits b/w these extensions limit amt of filtration (non­selective) o Basement membrane: wraps around the capillary creating a barrier that  prevents proteins we want to keep from being able to pass (so go back  through the fenestration when cannot get through this barrier, to go back  into circulation)

Describe the process of urine formation. Include the role of pressure in controlling the  rate of filtration.  Compare the events that occur at the different portions of the nephron.  ∙ Glomerulus is site of filtration, filtrate stored in bowman’s capsule then released  into pct where most tubular reabsorption occurs,  We also discuss several other topics like What function does mucus have in the respiratory system?

o Then released into descending limb of the loop of Henley (*freely  permeable to water*) and then into ascending limb of the loop of Henley  (impermeable to water) but ions pushed out into interstitial space creating  gradient that moves water out with it in descending limb 

 Hormones (aldosterone) effect loop of Henley by effecting sodium  reabsorption and thus water reabsorption

o Then into the dct with tubular secretion depending on needs of the body o then collecting duct for last amount of reabsorption (mostly water as jg  nephrons produce more concentrated urine, their collecting ducts descend  farthest, allow most reabsorption)

∙ RBF is renal blood flow and GFR is glomerular filtration rate;

o if constrict efferent arteriole then reduce RBF but increase GFR,  o if dilate efferent arteriole increase RBF but decrease GFR; We also discuss several other topics like What is biotic interaction?

o if constrict afferent arteriole then reduce RBF and decrease GFR  o if dilate afferent arteriole then increase RBF and increase GFR

∙ glomerular hydrostatic pressure: most responsible pressure/force for fluid  movement in capillaries 

∙ colloid osmotic pressure of intracapsular space: wants to pull stuff out of the  bloodstream into the capsule

∙ colloid osmotic pressure of glomerular blood: a concentration gradient draws  water back into the glomerulus, created by any solutes left in the glomerulus such  as proteins or other things too large to pass through the filtration membrane

∙ capsular hydrostatic pressure: causes water to reenter glomerulus (like colloid  osmotic pressure of glomerular blood) due to accumulating fluid in the capsule  ∙ sodium is the most abundant ion in the body (80% of atp we make is used to  reabsorb it)—reabsorb 99.5% of sodium in filtrate 

o movement of sodium creates an osmotic gradient (helps reabsorb water) o accumulation, no pump, pushes filtrate on in system

o pushes through channels (pericellular­ b/w or through the cells­ pathway)  so ions pushed out into capillary and water brought out 

TRANSEPITHELIALLY (passively and actively through cells of tubule) Identify factors that can affect renal filtration, and discuss the effects of each.

∙ Intrinsic regulations of the kidney:

o Myogenic mechanism:

 Low bp in afferent arteriole (drop in systemic bp) causes the 

afferent arteriole to dilate (relaxation of these muscles) to increase 

GFR (so more blood can go through) and if increase filtration rate, 

increase water reabsorped (filter more so get more water which 

corrects/ups blood volume and then bp) 

o Tubularglomerular mechanism

 Controlled by macula densa cells in dct (which monitor 

concentration of filtrate) so detection in low flow/osmolarity 

causes afferent arteriole (JG cell) dilation  increase filtration rate

 increase flow/osmolarity and vice versa (constricts to decrease)

∙ Extrinsic regulations of the kidney:

o Sympathetic nervous system: 

 Using norepinephrine/ epinephrine (which constricts smooth 

muscle) for vasoconstriction that overrides the intrinsic 

mechanisms (in fight or flight responses when blood is more 

needed elsewhere)

∙ Activation of neural often leads to activation of hormonal

o Renin­angiotensin mechanism

 JG cells (modified smooth muscle cells of afferent arteriole walls)  stimulated by low bp and detection of macula densa cells of low 

osmolarity to secrete renin (which causes systemic 

vasoconstriction­ leading to higher bp_ 

∙ Renin converts angiotensin to its active form, which causes 

vasoconstriction and stimulates adrenal gland cortex to 

secrete aldosterone (which stimulates increased 

reabsorption of sodium—primarily in the loop of Henley) 

∙ Other factors

o Prostaglandins: vasodilator

o Nitric oxide: vasodilator

o Adenosine: vasoconstrictor (IN THE KIDNEYS) but vasodilator  everywhere else

o Endothelin: vasoconstrictor in the kidneys (produced by epithelium of the  capillary walls)

Urine Production

Explain the mechanics of a countercurrent mechanism, then describe how this mechanism creates and maintains the osmotic gradient in the medulla of the kidney. ∙ Countercurrent mechanism: the countercurrent flow between tubules and between tubules and blood vessels increases efficiency of exchange 

∙ Countercurrent multiplier: fluids in PCT are osmotically equal to plasma (besides  proteins) 

o Descending limb freely permeable to water and imperable to solutes so  gets more and more concentrated as losing water but not ions

o Ascending limb is impermeable to water and selectively permeable to ions becoming less and less concentrated as not losing water but losing ions  The deeper it goes into the medulla (kidney) the greater the 


∙ Countercurrent exchanger: vasa recta are freely permeable to water and salt  (peritubular capillaries of JG nephrons)

Explain how we can alter the concentration of our urine.

∙ Concentration of urine is dependent on ADH secretion

o Higher concentration of ADH means a higher concentration of urine o Low ADH concentration produces a urine more dilute or of lower conc o ADH production increases water reabsorption from collecting duct 

∙ (As seen above in countercurrent mechanisms) concentration of urine is regulated  by the amt of JG vs cortical nephrons used for filtration in the kidneys 

Discuss the anatomical composition of the urinary bladder.

∙ Urinary bladder similar in structure and function to the stomach o When stretches, stimulates feeling to empty (pee)

o Urethral body, surrounded in smooth muscle, contain rugae serving same  function (allows expansion as the hollow sac fills) 

o Urethral sphincters have internal/ external and involuntary/ voluntary (like anus) and trigone from ureter orifices, muscle, and urethra opening

Differentiate male and female urethras.

Define micturition, and discuss its control.

∙ Urine accumulates  stretch receptors activated  voiding reflexes under  conscious control 

o Parasympathetic stimulation contracts bladder and relaxes internal/  external sphincters but release on own command (most of time)

Fluid Balance

Identify the body’s fluid compartments.

∙ Intracellular­ most of the fluid in our bodies are inside cells

o Cytoplasm of a cell is about 2/3 of fluid in our bodies so 2/3 of fluid in  body is found in cells so only 1/3 outside of the cells

∙ Extracellular­ most (80% of the 1/3) of fluids outside the cells is in interstitial  space and not as much in blood vessels (20%)

Discuss the composition of body fluids, and explain the osmotic power of each. ∙ 50­60% of body is fluid***­­ important as a solvent so things we can take in can  become active 

∙ Nonelectrolytes­ lots of these in the fluids

∙ Electrolytes­ inorganic salts, acids, bases, and sometimes even dissociated  proteins 

o Sodium is mostly outside of cells

o Potassium is mostly inside the cells

o Bicarbonate primarily in extracellular fluid as a buffer

 Buffering outside not inside of cells

∙ Fluids in plasma and interstitial fluid similar in all EXCEPT PROTEINS (because cannot move across walls of the capillaries since size matters)

List the factors that control fluid exchanges, and differentiate the roles each plays in  driving exchange between plasma and interstitial fluid; between interstitial and  intracellular fluids.

∙ Between plasma and interstitial fluid­ hydrostatic pressure is the primary mover  (extracellular liquid components­ plasma and interstitial fluid)

∙ Between interstitial fluid and intracellular fluid (doesn’t matter which direction  talking about) osmotic as the primary mover

List the routes by which water enters and leaves the body.  Do the same for electrolytes  and acids and bases.

∙ Water intake

o Ingestion

o Metabolic water

∙ Water output

o Vaporization

 Lose water vapor every time we exhale (insensible water loss)

o Perspiration (sensible water loss)

o Elimination

o Urination

∙ Electrolyte intake

o Ingestion

o Metabolic production

∙ Electrolyte output

o Perspiration

o Elimination

o Urination

o (don’t lose through vaporization because not exhaling)

∙ sources of H+

o Dietary­ co2

o Metabolic­ any other acid besides co2

Describe the mechanisms that regulate water input and output.

∙ Increase in plasma osmolality (concentration of the plasma) or decrease in blood  volume (or bp) promotes thirst 

o V.v. then inhibits thirst and stimulate urination

∙ Decrease in extracellular fluid osmolality (lower concentration of extracellular  fluids) decreases ADH production

o So less aquaporins open, less water reabsorption

∙ Large decreases in blood pressure increase ADH production

o To bring back blood volume and pressure 

Describe the importance of ionic sodium in fluid and electrolyte balance in the body. ∙ Most important electrolyte in maintaining osmotic gradient

∙ Found in extracellular compartments  (water follows osmotic gradient)

Describe mechanisms involved in regulating sodium (and therefore water) balance. ∙ *most important*­ Aldosterone­ affect ascending limb of loop of henly’s  permeability to sodium (increase reabsorption of sodium which increases  reabsorption of water by osmotic gradient)

o Promoted by secretion of renin which are secreted by JG cells in response  to low bp 

∙ Cardiovascular baroreceptors­ pressure sensors by the heart (for bp) so as bp  RISES, these are activated which send signal to thalamus then hypothalamus and  then medulla to REDUCE sympathetic nervous stimulation of the kidneys

o If dilate afferent arteriole we increase filtration, more filtrate formed, more urine formed, more water loss, bp decreases 

∙ Atrial natriuretic peptide­ released by the heart to increase vasodilation AND  reduces ADH (so not only increases filtration, but also decreases water  reabsorption)

o Reduces renin, so reduces aldosterone (reducing sodium reabsorption) ∙ Estrogen­ affects sodium reabsorption (it INCREASES sodium reabsorption) ∙ Progesterone­ does the opposite of estrogen (REDUCES sodium reabsorption) ∙ Glucocorticoids­ increases sodium reabsorption makes sense why when stressed  our bp gets higher

Distinguish between acidosis and alkalosis, both respiratory and metabolic. ∙ How is pH inside cells different than outside the cells? Accumulation of co2 (cells undergo oxidative phosphorylation which gives off co2 that accumulates in cells)  ∙ Acidosis­ when pH of our blood lowers

o Respiratory acidosis results when we slow down our rate of breathing  (keep co2 in our blood from not exhaling it)

o Metabolic acidosis results from any other ingestion of dietary acids ∙ Alkalosis­ abnormally high blood pH

o When we hyperventilate (force extra co2 to be exhaled so blood pH  drops and become more basic)

o Vomitting promotes alkalosis (can get bad)

o Constipation causes metabolic alkalosis 

List the three major chemical buffer systems and describe how they resist pH change. ∙ Chemical buffer systems (temporary)

o Bicarbonate

o Phosphate (can do the same thing as bicarbonate but harder for kidneys to  process)

o Protein

 Amphoteric molecules

 Most important bc acts inside and outside the cells, also because of amphoteric nature (dif effects in dif places)

∙ Physiological buffer systems (respiratory)

o Eliminate/maintain carbon dioxides through changing respiration rate o permanently alter pH so can eliminate acids by stimulating expiration o blood pH rises, rate of breathing decreases, and vice versa 

∙ Renal mechanisms­ permanent changes (metabolic)

o Eliminate all other acids 

Describe the influence of the respiratory system on acid­base balance.^^^

Describe how the kidneys regulate hydrogen and bicarbonate ion concentrations of the  blood.

• Reabsorbing bicarbonate­ so instead of losing it in urine, save it and can affect pH (if cannot save, make new bicarbonate)

• Bicarbonate systhesis (when pH is too high)

• Bicarbonate excretion (when pH is too low)

Most tubular reabsorption and secretion happens in pct**

Plasma filters at the glomerulus and basically equal to plasma in pct BESIDES  PROTEINS

­filtration occurs in the glomerulus and filtrate goes into bowman’s capsule then into pct  and once there IMMEDIATELY start majority of reabsorption AND secretion  descending limb of the loop of Henly is permeable to water but not sodium and  ascending limb of loop of henly is permeable to sodium impermeable to water hormonally regulated/ influenced in botton of loop of henly by aldosterone (which increases sodium reabsorption) 

hormonally regulated in collecting duct by ADH which opens aquaporins which  allow for increased water reabsorption 

renin activates angiotensin which activates adrenal gland to secrete aldosterone  (produced by cortex of adrenal gland) 

too much of any acid besides carbon dioxide causes acidosis and would be  metabolic (through ingestion not respiration)


myogenic mechanism of autoregulation: smooth muscle responds to being stretched by  contracting (so if bp is high in afferent arteriole, it constricts and filtration occurs) separate filtration from reabsorption

if have low bp in afferent arteriole going to dilate, more filtration occurs, results  in increased water reabsorption 

mdc monitor concentration in the filtrate of the dct (if really dilute they become active  and cause afferent arteriole to constrict which gets less filtration (then less reabsorption  because not as much solute left to reabsorb) and vice versa 

jg cells monitor bp (baroreceptors) of afferent arteriole so when bp drops, JG cells secrete renin which increases aldosterone, thus sodium reabsorption 

extrinsic can override but normally working together

make/reabsorb bicarbonate when blood is too basic and eliminate when blood is too  acidic (dissociates into carbonic acid and could dissociate further into co2 but either way  makes more acidic with accumulation)

Page Expired
It looks like your free minutes have expired! Lucky for you we have all the content you need, just sign up here