Биохимические процессы в почках можно условно разбить на три группы: активные процессы образования мочи, образование аммиака и выделение веществ, обладающих гормоноподобным действием.
Образование мочи в организме слагается из пассивных процессов, когда какие-либо чужеродные вещества или продукты обмена веществ путем диффузии проходят по градиенту концентрации через стенки почечных канальцев, и активных процессов, когда этот перенос происходит против градиента концентрации. Эти процессы часто бывают сопряжены. Так, активная реабсорбция положительно заряженного иона натрия из канальцевой жидкости в кровь сопровождается пассивным транспортом отрицательного иона хлора, а вслед за ними и воды. Активные процессы переноса веществ через стенки почечных канальцев сопряжены с затратой энергии, источником которой (как и во всем организме) служит главным образом окислительное фосфорилирование.
Взамен части реабсорбированных ионов натрия в канальцевую жидкость переходят ионы калия, а также ионы водорода, которые образуются при диссоциации угольной кислоты.
Реабсорбция воды происходит на двух этапах: в начальных и конечных (дистальных) участках почечных канальцев. В дистальных участках канальцев клеточные элементы скреплены между собой гиалуроновой кислотой, которая образует непроницаемую для воды мембрану; под влиянием фермента гиалуронидазы эта кислота быстро деполимеризуется, в результате чего почечная стенка становится проницаемой для воды, и она реабсорбируется. Гиалуронидаза в свою очередь активируется антидиуретическим гормоном гипофиза (вазопрессином), который тем самым препятствует выведению воды из организма с мочой.
Активный перенос натрия в числе других факторов регулируется системой ренин — ангиотензин. Ренин — белок, синтезируемый специальными клетками коркового слоя почки, он обладает ферментативной активностью, а по свойствам очень близок к гормонам. Действуя на белок бета-глобулиновой фракции плазмы (ангиотензиноген), ренин отщепляет от него пептид ангиотензин, который способствует удержанию натрия в организме как путем прямого действия на почки, так и путем стимуляции секреции альдостерона.
В почках образуется аммиак, который нейтрализует образующиеся в процессе обмена веществ кислоты и этим способствует поддержанию кислотно-щелочного равновесия (см.) в организме. В небольших количествах аммиак образуется при окислительном дезаминировании адениловой кислоты и аминокислот, но основным его источником служит глютамин, который доставляется почкам с кровью. Роль почек в сохранении кислотно-щелочного равновесия очень значительна.