Sistem Ekskresi
Pada Hewan Vertebrata
Sistem ekskresi pada manusia dan vertebrata lainnya melibatkan organ paru-paru, kulit, ginjal, dan hati. Namun yang terpenting dari keempat organ tersebut adalah ginjal.
1. Ginjal
Fungsi utama ginjal adalah mengekskresikan zat-zat sisa metabolisme yang mengandung nitrogen misalnya amonia. Amonia adalah hasil pemecahan protein dan bermacam-macam garam, melalui proses deaminasi atau proses pembusukan mikroba dalam usus. Selain itu, ginjal juga berfungsi mengeksresikan zat yang jumlahnya berlebihan, misalnya vitamin yang larut dalam air; mempertahankan cairan ekstraselular dengan jalan mengeluarkan air bila berlebihan; serta mempertahankan keseimbangan asam dan basa. Sekresi dari ginjal berupa urin.
a. Struktur Ginjal
Bentuk ginjal seperti kacang merah, jumlahnya sepasang dan terletak di dorsal kiri dan kanan tulang belakang di daerah pinggang. Berat ginjal diperkirakan 0,5% dari berat badan, dan panjangnya ± 10 cm. Setiap menit 20-25% darah dipompa oleh jantung yang mengalir menuju ginjal.
Ginjal terdiri dari tiga bagian utama yaitu:
a. korteks (bagian luar)
b. medulla (sumsum ginjal)
c. pelvis renalis (rongga ginjal).
Bagian korteks ginjal mengandung banyak sekali nefron ± 100 juta sehingga permukaan kapiler ginjal menjadi luas, akibatnya perembesan zat buangan menjadi banyak. Setiap nefron terdiri atas badan Malphigi dan tubulus (saluran) yang panjang. Pada badan Malphigi terdapat kapsul Bowman yang bentuknya seperti mangkuk atau piala yang berupa selaput sel pipih. Kapsul Bowman membungkus glomerulus. Glomerulus berbentuk jalinan kapiler arterial. Tubulus pada badan Malphigi adalah tubulus proksimal yang bergulung dekat kapsul Bowman yang pada dinding sel terdapat banyak sekali mitokondria. Tubulus yang kedua adalah tubulus distal.
Pada rongga ginjal bermuara pembuluh pengumpul. Rongga ginjal dihubungkan oleh ureter (berupa saluran) ke kandung kencing (vesika urinaria) yang berfungsi sebagai tempat penampungan sementara urin sebelum keluar tubuh. Dari kandung kencing menuju luar tubuh urin melewati saluran yang disebut uretra.
b. Proses-proses di dalam Ginjal
Di dalam ginjal terjadi rangkaian proses filtrasi, reabsorbsi, dan augmentasi.
1. Penyaringan (filtrasi)
Filtrasi terjadi pada kapiler glomerulus pada kapsul Bowman. Pada glomerulus terdapat sel-sel endotelium kapiler yang berpori (podosit) sehingga mempermudah proses penyaringan. Beberapa faktor yang mempermudah proses penyaringan adalah tekanan hidrolik dan permeabilitias yang tinggi pada glomerulus. Selain penyaringan, di glomelurus terjadi pula pengikatan kembali sel-sel darah, keping darah, dan sebagian besar protein plasma. Bahan-bahan kecil terlarut dalam plasma, seperti glukosa, asam amino, natrium, kalium, klorida, bikarbonat, garam lain, dan urea melewati saringan dan menjadi bagian dari endapan.
Hasil penyaringan di glomerulus berupa filtrat glomerulus (urin primer) yang komposisinya serupa dengan darah tetapi tidak mengandung protein. Pada filtrat glomerulus masih dapat ditemukan asam amino, glukosa, natrium, kalium, dan garamgaram lainnya.
2. Penyerapan kembali (Reabsorbsi)
Volume urin manusia hanya 1% dari filtrat glomerulus. Oleh karena itu, 99% filtrat glomerulus akan direabsorbsi secara aktif pada tubulus kontortus proksimal dan terjadi penambahan zat-zat sisa serta urea pada tubulus kontortus distal.
Substansi yang masih berguna seperti glukosa dan asam amino dikembalikan ke darah. Sisa sampah kelebihan garam, dan bahan lain pada filtrat dikeluarkan dalam urin. Tiap hari tabung ginjal mereabsorbsi lebih dari 178 liter air, 1200 g garam, dan 150 g glukosa. Sebagian besar dari zat-zat ini direabsorbsi beberapa kali.
Setelah terjadi reabsorbsi maka tubulus akan menghasilkan urin seku Zder yang komposisinya sangat berbeda dengan urin primer. Pada urin sekunder, zat-zat yang masih diperlukan tidak akan ditemukan lagi. Sebaliknya, konsentrasi zat-zat sisa metabolisme yang bersifat racun bertambah, misalnya ureum dari 0,03`, dalam urin primer dapat mencapai 2% dalam urin sekunder.
Meresapnya zat pada tubulus ini melalui dua cara. Gula dan asam amino meresap melalui peristiwa difusi, sedangkan air melalui peristiwa osn osis. Reabsorbsi air terjadi pada tubulus proksimal dan tubulus distal.
3. Augmentasi
Augmentasi adalah proses penambahan zat sisa dan urea yang mulai terjadi di tubulus kontortus distal. Komposisi urin yang dikeluarkan lewat ureter adalah 96% air, 1,5% garam, 2,5% urea, dan sisa substansi lain, misalnya pigmen empedu yang berfungsi memberi warna dan bau pada urin.
- Hal-hal yang Mempengaruhi Produksi Urin
Hormon anti diuretik (ADH) yang dihasilkan oleh kelenjar hipofisis posterior akan mempengaruhi penyerapan air pada bagian tubulus distal karma meningkatkan permeabilitias sel terhadap air. Jika hormon ADH rendah maka penyerapan air berkurang sehingga urin menjadi banyak dan encer. Sebaliknya, jika hormon ADH banyak, penyerapan air banyak sehingga urin sedikit dan pekat. Kehilangan kemampuan mensekresi ADH menyebabkan penyakti diabetes insipidus. Penderitanya akan menghasilkan urin yang sangat encer.
Selain ADH, banyak sedikitnya urin dipengaruhi pula oleh faktor-faktor berikut :
a. Jumlah air yang diminum
Akibat banyaknya air yang diminum, akan menurunkan konsentrasi protein yang dapat menyebabkan tekanan koloid protein menurun sehingga tekanan filtrasi kurang efektif. Hasilnya, urin yang diproduksi banyak.
b. Saraf
Rangsangan pada saraf ginjal akan menyebabkan penyempitan duktus aferen sehingga aliran darah ke glomerulus berkurang. Akibatnya, filtrasi kurang efektif karena tekanan darah menurun.
c. Banyak sedikitnya hormon insulin
Apabila hormon insulin kurang (penderita diabetes melitus), kadar gula dalam darah akan dikeluarkan lewat tubulus distal. Kelebihan kadar gula dalam tubulus distal mengganggu proses penyerapan air, sehingga orang akan sering mengeluarkan urin.
2. Paru-paru (Pulmo)
Fungsi utama paru-paru adalah sebagai alat pernapasan. Akan tetapi, karma mengekskresikan zat Sisa metabolisme maka dibahas pula dalam sistem ekskresi. Karbon dioksida dan air hash metabolisme di jaringan diangkut oleh darah lewat vena untuk dibawa ke jantung, dan dari jantung akan dipompakan ke paru-paru untuk berdifusi di alveolus. Selanjutnya, H2O dan CO2 dapat berdifusi atau dapat dieksresikan di alveolus paru-paru karena pada alveolus bermuara banyak kapiler yang mempunyai selaput tipis.
Karbon dioksida dari jaringan sebagian besar (75%) diangkut oleh plasma darah dalam bentuk senyawa HC03, sedangkan sekitar 25% lagi diikat oleh Hb yang membentuk karboksi hemoglobin (HbC02).
3. Hati (Hepar)
Hati disebut juga sebagai alat ekskresi di samping berfungsi sebagai kelenjar dalam sistem pencernaan. Hati menjadi bagian dari sistem ekskresi karma menghasilkan empedu. Hati juga berfungsi merombak hemoglobin menjadi bilirubin dap biliverdin, dap setelah mengalami oksidasi akan berubah jadi urobilin yang memberi warna pada feses menjadi kekuningan. Demikian juga kreatinin hash pemecahan protein, pembuangannya diatur oleh hati kemudian diangkut oleh darah ke ginjal.
Jika saluran empedu tersumbat karena adanya endapan kolesterol maka cairan empedu akan masuk dalam sistem peredaran darah sehingga cairan darah menjadi lebih kuning. Penderitanya disebut mengalami sakit kuning.
4. Kulit (Cutis)
Kulit berfungsi sebagai organ ekskresi karma mengandung kelenjar keringat (glandula sudorifera) yang mengeluarkan 5% sampai 10% dari seluruh sisa metabolisme. Pusat pengatur suhu pada susunan saraf pusat akan mengatur aktifitas kelenjar keringat dalam mengeluarkan keringat.
Keringat mengandung air, larutan garam, dap urea. Pengeluaran keringat yang berlebihan bagi pekerja berat menimbulkan hilang melanositnya garam-garam mineral sehingga dapat menyebabkan kejang otot dan pingsan.
Selain berfungsi mengekskresikan keringat, kulit juga berfungsi sebagai pelindung terhadap kerusakan fisik, penyinaran, serangan kuman, penguapan, sebagai organ penerima rangsang (reseptor), serta pengatur suhu tubuh.
Kulit terdiri atas dua bagian utama yaitu: epidermis dan dermis.
a. Epidermis (lapisan terluar) dibedakan lagi atas:
- stratum korneum berupa zat tanduk (sel mati) dan selalu mengelupas
- stratum lusidum
- stratum granulosum yang mengandung pigmen
- stratum germinativum ialah lapisan yang selalu membentuk sel-sel kulit ke arah luar.
b. Dermis
Pada bagian ini terdapat akar rambut, kelenjar minyak, pembuluh darah, serabut saraf, serta otot penegak rambut.
Kelenjar keringat akan menyerap air dan garam mineral dari kapiler darah karena letaknya yang berdekatan. Selanjutnya, air dan garam mineral ini akan dikeluarkan di permukaan kulit (pada pori) sebagai keringat. Keringat yang keluar akan menyerap panas tubuh sehingga suhu tubuh akan tetap.
Dalam kondisi normal, keringat yang keluar sekitar 50 cc per jam. Jumlah ini akan berkurang atau bertambah jika ada faktor-faktor berikut suhu lingkungan yang tinggi, gangguan dalam penyerapan air pada ginjal (gagal ginjal), kelembapan udara, aktivitas tubuh yang meningkat sehingga proses metabolisme berlangsung lebih cepat untuk menghasilkan energi, gangguan emosional, dan menyempitnya pembuluh darah akibat rangsangan pada saraf simpatik.
Nefrologi Dan Ekskresi
Ginjal merupakan organ yang menyelenggarakan Homeostasis.
Ginjal Terdiri Dari
- Bagian Korteks yang berisi Nefron (terdiri dari Glomerulus dan Kapsula Bowman).
Bagian Medula yang berisi Tubulus Ginjal.
Tahapan Pembentukan Urine
1. Reaksi Filtrasi
2. Reaksi Rearsorbsi
3. Reaksi Ekskresi (Augmentasi)
Proses Pembentukan Urine
Darah difiltrasi menjadi Filtrat Glomerulus (Urine Primer) Þ reabsorbsi di Tubulus Kontortus Proksimal menjadi Filtrat Tubulus (Urine Sekunder) Þ augmentasi di Tubulus Kontortus Distal Þ U R I N E.
Jumlah Urine Dipengaruhi oleh:
– Jumlah cairan yang diminum (Balans cairan).
– Jumlah garam yang masuk.
– Hormon Antidiuretika (ADH) yang dihasilkan oleh kelenjar hipofisis ..postenor. Defisisensi hormon akan menyebabkan penyakit Diabetes ..Insipidus –> jumlah urine yang keluar terlalu banyak.
Metabolisme Protein Hingga Menghasilkan Urea
1. ORNITIN + NH3 + COz 4 SITRULIN
2. SITRULIN + NH3 4 ARGININ
3. ARGININ 4 ORNITIN + UREA
Reaksi ke-3 dibantu oleh enzim Arginase, Sitrulin, Arginin dan Ornitin adalah nama asam amino.
Cairan dalam rongga tubuh cacing tanah mengandung substansi dan zat sisa. Zat sisa ada dua bentuk, yaitu amonia dan zat lain yang kurang toksik, yaitu ureum. Oleh karena cacing tanah hidup di dalam tanah dalam lingkungan yang lembab, anelida mendifusikan sisa amonianya di dalam tanah tetapi ureum diekskresikan lewat sistem ekskresi.
3. Alat Ekskresi pada Belalang
Alat ekskresi pada belalang adalah pembuluh Malpighi, yaitu alat pengeluaran yang berfungsi seperti ginjal pada vertebrata. Pembuluh Malphigi berupa kumpulan benang halus yang berwarna putih kekuningan dan pangkalnya melekat pada pangkal dinding usus. Di samping pembuluh Malphigi, serangga juga memiliki sistem trakea untuk mengeluarkan zat sisa hasil oksidasi yang berupa CO2. Sistem trakea ini berfungsi seperti paru-paru pada vertebrata.
Belalang tidak dapat mengekskresikan amonia dan harus memelihara konsentrasi air di dalam tubuhnya. Amonia yang diproduksinya diubah menjadi bahan yang kurang toksik yang disebut asam urat. Asam urat berbentuk kristal yang tidak larut.Pembuluh Malpighi terletak di antara usus tengah dan usus belakang. Darah mengalir lewat pembuluh Malpighi. Saat cairan bergerak lewat bagian proksimal pembuluh Malpighi, bahan yang mengandung nitrogen diendapkan sebagai asam urat, sedangkan air dan berbagai garam diserap kembali biasanya secara osmosis dan transpor aktif. Asam urat dan sisa air masuk ke usus halus, dan sisa air akan diserap lagi. Kristal asam urat dapat diekskresikan lewat anus bersama dengan feses.
2. Fungsi pokok sistem ekskresi
– Pembuangan limbah nitrogen dan CO2
– Keseimbangan air, garam, dan ion-ion anorganik
Fungsi Sistem Ekskresi
- Membuang limbah yang tidak berguna dan beracun dari dalam tubuh Mengatur konsentrasi dan volume cairan tubuh (osmoregulasi)/ Keseimbangan air, garam, dan ion-ion anorganik
- Mempertahankan temperatur tubuh dalam kisaran normal (termoregulasi)
- H o m e o s t a s i s
Limbah Nitrogen
– Hasil metabolisme protein
– Gugus amino (NH2
-) dilepaskan dari asam amino sebelum
dikonversi menjadi energi, karbohidrat, lemak → deaminasi
– NH2
–
+ H+ → NH3 (amonia): toksik, harus dibuang
– Ekskresi ammonia:
? Amoniotelik: amonia disekresi secara langsung
? Ureotelik: amonia dikonversi dahulu menjadi urea
? Uricotelik: amonia dikonversi dahulu menjadi asam urat
Amonia – NH3
Pertama kali terbentuk setelah proses deaminasi (membutuhkan
sangat sedikit energi), sangat mudah larut dalam air, BM kecil,
sangat toksik, tidak dapat disimpan dalam tubuh
→ Pada hewan-hewan air: ikan, avertebrata, amfibi
Urea – CO(NH2) 2
Diproduksi di dalam hepar vertebrata (proses membutuhkan
energi lebih banyak), kurang toksik, dalam konsentrasi tinggi
dapat ditolerir oleh tubuh, kurang larut dalam air, dapat
dikonsentrasikan untuk menghemat air
→ Pada ikan, amfibi darat, mammal
Asam urat – C5H4N4O3 atau 2,6,8-trioxypurine
Kurang larut dalam air, kurang toksik, untuk mengekskresikan
hanya perlu sedikit air, dapat terakumulasi dalam telur tanpa
menyebabkan kerusakan pada embrio, dalam jumlah banyak
membentuk endapan (kristal) menyebabkan gout
→ Pada serangga, reptil, burung, anjing Dalmatian
Limbah Karbondioksida
– Ditranspor dalam darah melalui 3 cara:
? Terlarut dalam plasma (7 %)
? Terikat pada protein darah, terutama Hb (23 %)
→ Efek Haldane ?
? Ion bikarbonat (70 %)
– Diekskresikan melalui sistem respirasi (ventilasi) secara diffusi
Keseimbangan air dan garam
Hewan-hewan isotonik (osmoconformers):
Konsentrasi larutan di dalam tubuh sama dengan yang ada di
lingkungannya → hanya sedikit air yang ditransportasikan keluar
masuk tubuh
→ Pada avertebrata laut
Hewan-hewan osmoregulators:
• Vertebrata laut:
Ikan tulang keras: Konsentrasi larutan dalam tubuh 1:3 dengan
yang ada di lingkungan → mencegah kehilangan air tubuh dan
mencegah diffusi garam dari lingkungannya → minum, osmosis
melalui insang, ekskresi garam melalui sel-sel khusus pada insang
Ikan tulang rawan: konsentrasi larutan dalam tubuh > dengan
yang ada di lingkungan → air masuk ke dalam tubuh melalui
osmosis → diekskresikan
• Ikan air tawar:
Konsentrasi larutan dalam tubuh > dengan yang ada di lingkungan
→ mencegah masuknya air dan kehilangan garam → tidak minum,
kulit diliputi mucus, osmosis melalui insang, produksi urin encer,
pompa garam melalui sel-sel khusus pada insang
• Burung dan reptil di dekat laut:
Mengkonsumsi makanan dengan kadar garam tinggi → memiliki
kelenjar garam di daerah nasal untuk membuang kelebihan garam
sebagai larutan garam pekat
• Mammal laut:
Ginjalnya mampu mempertahankan konsentrasi garam dengan
cara produksi urin dengan kadar garam tinggi → dapat minum
banyak air laut
• Hewan-hewan darat:
Memiliki berbagai cara untuk mengurangi kehilangan air:
– Tinggal di lingkungan yang lembap
– Memiliki struktur penutup tubuh yang impermeable
– Produksi urin yang pekat
– Minum
– Mengurangi aktivitas bergerak
– Aktif pada malam hari (udara dingin dan lembap)
– Dll.
Sistem ekskresi pada hewan rendah
Vakuola kontraktil → Protozoa, Porifera
