PK Biologi XI - Semester 1 - Sistem Ekskresi - Bagian 1

PK Biologi XI - Semester 1 - Sistem Ekskresi - Bagian 1

BIOLOGI SMA/MA

Kelas XI Semester I




BAB 8
Sistem Ekskresi


Pendalam Materi


Mengamati Sistem Ekskresi pada Manusia



Perhatikan gambar sistem ekskresi berikut. Kemukakan beberapa pertanyaan kepada guru Anda mengenai hal-hal yang ingin Anda ketahui berkaitan dengan sistem ekskresi pada manusia. Misalnya, bagaimanakah proses terbentuknya urine di dalam ginjal?


Setiap hari tubuh mengeluarkan urine, terutama jika suhu lingkungan dingin, jumlah urine yang dikeluarkan akan lebih banyak dari biasanya. Apakah urine itu? Mengapa tubuh mengeluarkan urine? Urine merupakan cairan yang mengandung zat sisa metabolisme yang sudah tidak digunakan oleh tubuh sehingga harus dikeluarkan dari tubuh oleh organ sistem ekskresi. Jika zat-zat sisa metabolisme tersebut tidak dikeluarkan dari tubuh, akan menyebabkan keracunan, bahkan kematian bagi sel-sel tubuh, Zat-zat sisa metabolisme lainnya yang diekskresikan oleh tubuh, yaitu keringat, karbon dioksida, urea, amonia, garam-garam mineral, asam urat, kreatinin, air, zat warna empedu, bahan kimia asing, dan obat-obatan.


Sistem ekskresi adalah sistem pembuangan zat-zat sisa metabolisme (metabolit) yang sudah tidak berguna atau berbahaya jika disimpan di dalam tubuh. Istilah ekskresi berbeda dengan sekresi dan defekasi. Sekresi adalah proses pengeluaran substansi kimiawi (misalnya, enzim dan hormon) oleh sel atau kelenjar, yang memiliki kegunaan tertentu. Defekasi (buang air besar) adalah proses pembuangan sisa pencernaan makanan berbentuk padat atau setengah padat. Pada bab ini, akan dibahas sistem ekskresi pada manusia, yang meliputi alat-alat ekskresi, gangguan sistem ekskresi, dan teknologi sistem ekskresi.



I. Sistem Ekskresi pada Manusia


Sistem ekskresi pada manusia meliputi ginjal, hati, paru, dan kulit. Fungsi ekskresi, yaitu sebagai berikut. paru

•Menurunkan kadar zat produk metabolisme (metabolit) dalam tubuh agar tidak menyebabkan akumulasi (penimbunan).

•Melindungi sel-sel tubuh dari zat-zat yang bersifat racun.

•Menjaga keseimbangan cairan dalam tubuh (homeostasis).

•Membantu mempertahankan suhu tubuh.


A. Ginjal


Ginjal merupakan organ utama yang memproduksi urine. Ginjal berjumlah sepasang, terletak di belakang perut, sebelah kanan dan kiri dari tulang belakang, di bawah hati dan limpa. Sebagian ginjal bagian atas dilindungi oleh tulang rusuk. Ginjal sebelah kanan terletak agak ke bawah dibandingkan dengan ginjal sebelah kiri karena terdapat hati di sebelah kanan. Di atas setiap ginjal, terdapat sebuah kelenjar adrenal (kelenjar suprarenalis).


Ginjal berbentuk seperti kacang berwarna merah tua keunguan dengan berat dan besar yang bervariasi, tergantung pada jenis kelamin, umur, dan ada tidaknya ginjal pada sisi lain. Ginjal pada orang dewasa berukuran panjang sekitar 11,5 cm, lebar 6 cm, dan tebal sekitar 2,5–3,5 cm. Berat ginjal laki-laki dewasa sekitar 125-175 gram, sedangkan pada wanita dewasa, sekitar 115-155 gram.


1. Fungsi Ginjal


Ginjal memiliki beberapa fungsi, yaitu sebagai berikut.

•Pengeluaran zat sisa organik, misalnya urea, asam urat. kreatinin, amonia, serta produk penguraian hemoglobin dan hormon.

•Pengeluaran zat racun, contohnya obat-obatan, zat kimia asing, zat aditif makanan, dan polutan.

•Pengaturan keseimbangan konsentrasi ion-ion penting di dalam tubuh (natrium, kalium, kalsium, magnesium, sulfat, dan fosfat).

•Pengaturan keseimbangan asam-basa melalui ekskresi ion hidrogen (H), bikarbonat (HCO), dan amonium (NH).

•Penjaga tekanan darah melalui pengaturan pengeluaran garam dan air serta menghasilkan enzim renin pemicu pembentukan hormon angiotensin yang selanjutnya memicu pelepasan hormon aldosteron.

•Pengaturan produksi sel darah merah di dalam sumsum tulang dengan melepaskan hormon eritropoietin.

•Pengendalian konsentrasi nutrisi darah, seperti glukosa dan asam amino.

•Mengubah vitamin D inaktif menjadi vitamin D aktif.


2. Struktur Ginjal


Ginjal dilindungi oleh lapisan jaringan ikat, yaitu fasia renal (pembungkus terluar), lemak perirenal dan lemak pararenal (bantalan ginjal), serta kapsul fibrosa (membran halus transparan yang langsung membungkus ginjal).


Ginjal memiliki bagian-bagian, yaitu sebagai berikut.

a. Lobus ginjal merupakan bagian yang menyusun ginjal. Setiap lobus terdiri atas satu piramida ginjal, kolumna yang saling berdekatan, dan jaringan korteks yang melapisinya.

b. Hilus (hilum) merupakan cekungan pada sisi medial yang membentuk bukaan pada ginjal sebagai tempat keluar masuknya pembuluh darah dan keluarnya ureter.

c. Sinus ginjal merupakan rongga yang berisi lemak yang membuka pada hilus.

d. Parenkim ginjal merupakan jaringan yang menyelubungi struktur sinus ginjal. Jaringan ini terbagi menjadi dua bagian, yaitu korteks (bagian luar) dan medula (bagian dalam).


(1) Korteks tersusun dari nefron-nefron. Nefron merupakan unit struktural dan fungsional terkecil dari ginjal yang membentuk urine. Pada setiap ginjal normal, terdapat sekitar 800.000-1,5 juta nefron yang disatukan oleh jaringan ikat. Nefron tersusun dari dua komponen, yaitu komponen vaskuler (pembuluh) dan komponen tubuler (tabung).


•Komponen vaskuler (pembuluh) terdiri atas arteriola aferen, glomerulus (gulungan kapiler berbentuk bundar), arteriola eferen, dan kapiler peritubuler.

•Komponen tubuler (tabung) merupakan suatu tabung berongga yang dibentuk oleh satu lapisan sel epitel dan berisi cairan. Komponen tubuler terdiri atas kapsul Bowman (berbentuk cangkir), tubulus kontortus proksimal, lengkung Henle naik (asenden), lengkung Henle turun (desenden), tubulus kontortus distal, dan duktus kolektivus. Tubulus kontortus proksimal merupakan saluran berliku-liku yang terletak di dekat kapsul Bowman. Tubulus kontortus distal merupakan saluran berliku-liku yang letaknya menjauhi kapsul Bowman. Lengkung Henle merupakan saluran penghubung antara tubulus kontortus proksimal dan tubulus kontortus distal. Glomerulus dan kapsul Bowman disebut dengan korpuskel renalis (badan Malpighi). Glomerulus berfungsi sebagai penyaring (filtrasi) plasma ketika darah melewati glomerulus.


Nefron dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu nefron korteks dan nefron jukstamedula. Semua nefron terdapat di bagian korteks. Pada nefron korteks, glomerulus terletak di lapisan luar korteks dan memiliki lengkung Henle yang pendek. Sementara itu, nefron jukstamedula memiliki glomerulus yang terletak di lapisan dalam korteks dan memiliki lengkung Henle yang panjang hingga menjulur ke bagian medula. Kapiler peritubuler pada nefron jukstamedula membentuk lengkung vaskuler yang disebut vasa rekta.


(2) Medula terdiri atas 15-16 massa triangular (tiga sisi) yang disebut piramida ginjal yang tersusun dari sistem tubulus berukuran mikroskopis. Sistem tubulus pada medula meliputi lengkung Henle (ansa Henle) desenden dan asenden, duktus kolektivus, serta duktus papilaris Bellini. Ujung dari setiap piramida disebut papila ginjal, yang permukaannya seperti saringan karena terdapat banyak lubang kecil yang dilewati oleh tetesan urine. Papila menuju ke kaliks minor yang berhubungan dengan saluran pengumpul urine.


e. Pelvis ginjal (pelvis renalis) merupakan rongga perluasan ujung proksimal (bagian atas) ureter. Ujung ini bercabang menjadi dua atau tiga kaliks major. Setiap kaliks major bercabang lagi menjadi 8-18 kaliks minor yang langsung menutupi papila ginjal. Kaliks minor berfungsi menampung urine yang terus-menerus keluar dari papila. Dari kaliks minor, urine masuk ke kaliks major, selanjutnya ke pelvis renalis.


3. Proses Pembentukan Urine


Pembentukan urine di dalam ginjal meliputi tiga proses dasar, yaitu filtrasi glomerulus, reabsorpsi tubulus, dan (sekresi tubulus). augmentasi


a. Filtrasi glomerulus


Tahap pertama pembentukan urine pada manusia adalah filtrasi glomerulus. Filtrasi glomerulus adalah proses penyaringan plasma bebas protein melalui kapiler glomerulus ke dalam kapsul Bowman. Melalui filtrasi glomerulus, setiap hari terbentuk rata-rata 180 liter filtrat glomerulus. Jika volume plasma pada orang dewasa rata-rata 2,75 liter, berarti ginjal menyaring keseluruhan plasma sebanyak 65 kali sehari. Laju filtrasi glomerulus dikontrol oleh saraf simpatik. Saraf parasimpatik tidak memiliki pengaruh apa pun pada ginjal.


(1) Mekanisme kerja filtrasi glomerulus

Ketika darah mengalir melalui glomerulus, cairan yang difiltrasi harus melewati membran glomerulus yang mampu menahan sel darah dan protein plasma, tetapi air dan zat terlarut yang molekulnya berukuran kecil akan melewati membran glomerulus. Membran glomerulus tersusun dari tiga lapisan, yaitu dinding kapiler glomerulus, membran basal, dan lapisan dalam kapsul Bowman.


•Dinding kapiler glomerulus terdiri atas satu lapis sel endotelium pipih yang memiliki banyak pori besar, sehingga bersifat 100 kali lebih permeabel terhadap H,O dan zat-zat terlarut daripada kapiler di bagian tubuh lainnya.

•Membran basal merupakan lapisan gelatinosa aseluler (tidak mengandung sel) yang terbentuk dari kolagen dan glikoprotein. Kolagen memberikan kekuatan struktural, sedangkan glikoprotein menghambat filtrasi protein plasma yang berukuran kecil serta menolak albumin dan protein plasma lainnya yang bermuatan negatif. Oleh karena itu, filtrat hampir tidak mengandung protein plasma dan kurang dari 1% albumin yang berhasil lolos ke dalam kapsul Bowman.

•Lapisan dalam kapsul Bowman tersusun dari podosit yang mengelilingi glomerulus. Podosit adalah sel berbentuk seperti gurita yang memiliki banyak tonjolan kaki (foot process). Di antara foot process yang berdampingan, terdapat celah filtrasi yang sempit sebagai jalur tempat cairan meninggalkan kapiler glomerulus menuju ke lumen kapsul Bowman.


Filtrasi glomerulus merupakan proses pasif yang terjadi karena tiga gaya fisik sebagai berikut.

•Tekanan darah kapiler glomerulus, yaitu tekanan cairan yang ditimbulkan oleh darah di dalam kapiler glomerulus. Tekanan ini tergantung pada kontraksi jantung dan resistensi aliran darah yang ditimbulkan oleh arteriola aferen dan eferen. Diameter arteriola aferen lebih besar daripada arteriola eferen sehingga darah lebih mudah masuk ke kapiler glomerulus daripada keluar melalui arteriola eferen. Nilai tekanan sekitar 55 mmHg.

•Tekanan osmosis koloid plasma ditimbulkan oleh distribusi tidak seimbang protein-protein plasma di kedua sisi membran glomerulus. Protein plasma tidak dapat difiltrasi sehingga protein plasma terdapat di glomerulus, tetapi tidak terdapat di kapsul Bowman. Konsentrasi H,0 lebih tinggi di kapsul Bowman daripada di kapiler glomerulus sehingga timbul kecenderungan H,O berpindah melalui osmosis dari kapsul Bowman ke kapiler glomerulus melawan filtrasi glomerulus. Nilai tekanan sekitar 30 mmHg.

•Tekanan hidrostatik kapsul Bowman, yaitu tekanan yang ditimbulkan oleh cairan di bagian awal tubulus yang cenderung mendorong cairan keluar dari glomerulus menuju ke kapsul Bowman. Nilai tekanan sekitar 15 mmHg.


(2) Komposisi filtrat glomerulus (urine primer)

Filtrat glomerulus yang terdapat di dalam kapsul Bowman memiliki ciri-ciri sebagai berikut.

•Mengandung H,0 dan zat-zat terlarut, seperti glukosa, klorida, natrium, kalium, fosfat, urea, asam urat, dan kreatinin.

•Hampir tidak mengandung protein plasma, kandungan albumin kurang dari 1%. Tidak mengandung elemen seluler, seperti sel darah merah, karena sel darah merah tidak difiltrasi.


b. Reabsorpsi tubulus


Reabsorpsi tubulus adalah proses penyerapan kembali zat yang dibutuhkan oleh tubuh, seperti glukosa, asam amino, nutrisi organik, air, dan garam mineral. Reabsorpsi dapat terjadi, baik secara pasif (osmosis tanpa energi) maupun aktif (memerlukan energi). Tubulus memiliki kemampuan reabsorpsi yang besar dan sangat selektif terhadap bahan-bahan yang dibutuhkan oleh tubuh. Biasanya, tubulus mereabsorpsi sekitar 99% dari H,0 yang terfiltrasi, 100% gula terfiltrasi, dan 99,5% garam yang terfiltrasi. Urine yang dihasilkan setelah proses reabsorpsi tubulus disebut urine sekunder.


Untuk dapat direabsorpsi, bahan harus melewati lima penyaring terpisah yang disebut transpor transepitel, yaitu sebagai berikut


(1) Bahan harus meninggalkan cairan tubulus dengan melewati membran luminal sel tubulus.

(2) Melewati sitosol dari satu sisi sel tubulus ke sisi lainnya.

(3) Melewati membran basolateral sel tubulus untuk masuk ke cairan interstisial (cairan di antara sel)

(4) Berdifusi melalui cairan interstisial.

(5) Menembus dinding kapiler peritubuler untuk masuk ke plasma darah.


Bahan yang masuk ke plasma di dalam kapiler peritubuler, selanjutnya masuk ke sistem vena dan ke jantung untuk diedarkan kembali. Dari 180 liter plasma yang terfiltrasi setiap hari, rata-rata 178,5 liter direabsorpsi dan sisanya 1,5 liter akan mengalir ke pelvis ginjal untuk dikeluarkan sebagai urine.


Reabsorpsi bahan yang dibutuhkan oleh tubuh meliputi sebagai berikut.

(1) Ion-ion natrium (Na) direabsorpsi secara pasif (difusi terfasilitasi oleh saluran protein) ataupun aktif (pompa natrium-kalium). Reabsorpsi terjadi di tubulus kontortus proksimal, lengkung Henle asenden (naik), serta tubulus kontortus distal dan duktus kolektivus yang dikontrol oleh enzim renin serta hormon angiotensin dan aldosteron.

(2) Ion klorin (CI) dan ion negatif lainnya (misalnya, bikarbonat) secara pasif berdifusi ke dalam sel-sel epitel dari lumen tubulus mengikuti pergerakan natrium yang menuju ke cairan kapiler tubuler. keluar

(3) Glukosa, fruktosa, dan asam amino direabsorpsi secara difusi dipermudah oleh saluran protein dan kotranspor (protein transpor yang berperan seperti enzim).

(4) Air direabsorpsi melalui osmosis bersama sama dengan ion natrium dari area berkonsentrasi air tinggi dalam lumen tubulus ke area berkonsentrasi air rendah dalam cairan interstisial dan kapiler peritubuler.

(5) Urea direabsorpsi secara difusi sekitar 50%. Sebanyak 50% urea lainnya akan diekskresikan ke dalam urine.

(6) Ion anorganik (kalium, kalsium, fosfat, dan sulfat) dan sejumlah ion organik direabsorpsi melalui transpor aktif.


c. Augmentasi (sekresi tubulus)


Augmentasi (sekresi tubulus) adalah transpor aktif yang memindahkan zat-zat tertentu dari darah dalam kapiler peritubuler, keluar melewati sel-sel tubuler menuju ke cairan tubuler, dan masuk ke urine. Semua zat yang masuk ke cairan tubuler dan tidak direabsorpsi akan dieliminasi ke dalam urine sesungguhnya. Sekresi tubulus terjadi melalui transpor transepitel, tetapi langkah-langkahnya berlawanan arah dari proses reabsorpsi tubulus. Augmentasi terjadi di tubulus kontortus proksimal, tubulus kontortus distal, dan duktus kolektivus.


Augmentasi meliputi sebagai berikut.

(1) Ion hidrogen, amonia, kreatinin, asam hipurat, obat-obatan tertentu (misalnya, penisilin), dan zat-zat kimia asing disekresikan ke dalam tubulus secara aktif. Sekresi ion hidrogen dan amonia membantu dalam pengaturan pH plasma dan keseimbangan asam basa cairan tubuh.

(2) Sekresi ion kalium dikontrol oleh hormon aldosteron. Ion kalium secara aktif direabsorpsi di tubulus kontortus proksimal, tetapi disekresikan di tubulus kontortus distal dan duktus kolektivus.


4. Penyimpanan Sementara Urine dan Berkemih


Urine dari duktus kolektivus menuju ke pelvis renalis, selanjutnya mengalir melalui ureter, dan masuk ke vesika urinaria (kandung kemih). Kontraksi peristaltik otot polos dinding ureter mendorong urine dari ginjal ke kandung kemih. Kandung kemih berbentuk seperti buah pir (kendi) terbalik dengan puncak mengarah ke depan bawah. Dinding kandung kemih berlipat-lipat dengan struktur otot yang dapat meregang untuk meningkatkan kapasitas penyimpanan urine sehingga tidak harus terus-menerus membuang urine.


Dari kandung kemih, urine mengalir ke uretra, selanjutnya melalui lubang luar dibuang keluar tubuh. Uretra berdiameter 4-6 mm dengan panjang 2,5-3,5 cm pada wanita dewasa dan 1-22,5 cm pada laki-laki dewasa. Uretra pada laki-laki membawa cairan semen dan urine, tetapi tidak pada waktu yang bersamaan. Keinginan membuang air kecil disebabkan penambahan tekanan di dalam kandung kemih akibat isi urine di dalamnya sudah mencapai 170-230 mL. Peristiwa pembuangan urine (pengosongan kandung kemih/berkemih) disebut mikturisi, yang merupakan gerak refleks yang dapat ditahan atau dikendalikan oleh saraf pusat di otak.


5. Faktor-Faktor yang Memengaruhi Proses Pembentukan Urine


Pembentukan urine dapat dipengaruhi oleh faktor internal dan eksternal.

a. Faktor internal

•Hormon ADH (antidiuretic hormone), dihasilkan oleh hipotalamus dalam otak serta disimpan dan dibebaskan oleh kelenjar pituitari yang terletak di bawah hipotalamus. Hilangnya air secara berlebihan karena pengeluaran keringat atau diare menyebabkan peningkatan osmolaritas (kepekatan) darah, peningkatan sekresi ADH ke dalam aliran darah, peningkatan permeabilitas terhadap air pada epitel tubulus kontortus distal dan duktus kolektivus, serta peningkatan reabsorpsi air. Hal tersebut menyebabkan jumlah urine sedikit atau lebih pekat. Sebaliknya, jika banyak minum, sekresi ADH sedikit, reabsorpsi tubulus terhadap air berkurang, sehingga jumlah urine banyak atau lebih encer.

•Hormon insulin dihasilkan oleh sel B pada pankreas. Insulin berfungsi untuk menurunkan kadar glukosa darah dengan cara menginisiasi penyerapan glukosa olch sel untuk diubah menjadi energi atau disimpan dan menghambat pembebasan glukosa ke dalam darah olch hati. Jika kekurangan insulin, kadar glukosa dalam darah tinggi, reabsorpsi glukosa terganggu, sehingga terdapat banyak glukosa dalam urine (kencing manis).

•Sistem renin-angiotensin-aldosteron dihasilkan oleh aparatus jukstaglomerulus untuk merespons tekanan darah rendah, konsentrasi natrium rendah, dan kehilangan air. Renin mengubah protein plasma angiotensinogen menjadi angiotensin I. Angiotensin I diubah menjadi angiotensin II. Angiotensin II berfungsi menstimulasi haus, sekresi ADH, peningkatan tekanan darah, dan pelepasan aldosteron. Aldosteron berfungsi meningkatkan sekresi K dalam tubulus kontortus distal saat natrium direabsorpsi.


b. Faktor eksternal

•Suhu lingkungan. Jika suhu lingkungan panas, tubuh banyak mengeluarkan keringat, osmolaritas darah meningkat, sekresi ADH meningkat, reabsorpsi air banyak, dan jumlah urine menjadi sedikit.

•Jumlah air yang diminum. Jika banyak minum air, osmolaritas darah menurun, sekresi ADH menurun, reabsorpsi air sedikit, dan jumlah urine menjadi banyak.

•Alkohol dapat menghambat pembebasan ADH sehingga menyebabkan kandungan air dalam urine berkurang, tubuh mengalami dehidrasi, dan rasa sakit.


6. Karakteristik Urine

a. Sifat fisik urine

•Volume urine yang dihasilkan orang dewasa yang sehat sekitar 800–2.500 mL/hari.

•Berwarna kuning pucat sampai dengan kuning tua. Urine yang masih segar tampak jernih, tetapi kalau didiamkan beberapa saat pada ruangan terbuka, akan berubah menjadi keruh. Hal ini terjadi karena perubahan urea menjadi amonia.

•Berat jenis urine 1,003-1,035 g/cm dan bersifat agak asam dengan pH rata-rata 6 atau sekitar 4,7-8.

•Berbau khas, cenderung berbau amonia setelah didiamkan, dan dipengaruhi oleh jenis makanannya. Pada urine penderita diabetes, adanya aseton menimbulkan bau manis.


b. Komposisi urine

Urine terdiri atas 95% air dan zat-zat terlarut. Zat-zat yang terkandung dalam urine normal, yaitu sebagai berikut.

(1) Zat buangan nitrogen, misalnya urea (hasil deaminasi protein), asam urat (hasil katabolisme asam nukleat), dan kreatinin (hasil penguraian kreatin fosfat dalam jaringan otot).

(2) Benda keton (hasil metabolisme lemak).

(3) Asam hipurat dari pencernaan sayuran dan buah.

(4) Toksin, zat kimia asing, pigmen (urobilin/urokrom dan hematoporfirin), enzim, vitamin, dan hormon. Hormon chorionic gonadotropin (HCG) terdapat pada urine wanita hamil.

(5) Elektrolit meliputi ion natrium, klorin, kalium, amonium, sulfat, fosfat, kalsium, dan magnesium.


•Zat-zat yang terkandung dalam urine abnormal, antara lain albumin, glukosa, sel darah merah, zat kapur, batu ginjal (kalkuli), dan badan keton yang jumlahnya melebihi normal.






Post a Comment

0 Comments