Pembahasan SIstem Ekskresi

Materi pokok:  Struktur dan fungsi sel pada sistem ekskresi manusia.

Kompetensi Dasar:

3.9  Menganalisis hubugan antara jaringan penyusun organ pada sistem ekskresi dan mengaitkannnya dengan proses ekskresi shingga dapat menjelaskan mekanisme serta gangguan fungsi yang mungkin terjadi pada sistem ekskresi manusia melalui studi literatur, pengamatan, percobaan, dan simulasi.

4.10  Menyajikan hasil analisis tentang kelainan pada struktur dan fungsi organ yang menyababkan gangguan sistem ekskresi pada manusisa melalui berbagai bentuk media presentasi.

Tujuan Pembelajaran

Peserta didik diharapkan dapat:

1.     Menjelaskan fungsi dan organ pada sistem ekskresi manusia,

2.     Menjelaskan proses yang terjadi pada ginjal manusia, dan

3.     Menjelaskan sistem ekskresi pada hewan invertebrate dan vertebrata,

4.     Memahami penyakit dan kelainan pada sistem eksresi.

5.     Menyebutkan gangguan dan kelainan pada sistem ekskresi.

A.       Pengertian Sistem Ekskresi

Sistem ekskresi adalah sistem pengeluaran zat-zat sisa metabolisme yang tidak berguna bagi tubuh dari dalam tubuh, seperti: Mengembuskan gas CO2 ketika kita bernafas, Berkeringat, Buang air kecil (urine).

B.      Alat-alat Sistem Ekskresi

Gambar 1. Organ Dalam Pada Manusia (Andriyansyah.2014)

Alat-alat ekskresi pada manusia meliputi:

1)      Ginjal (Ren)

Manusia memiliki sepasang ginjal yang terletak di depan sebelah kiri dan kanan tulang belakang bagian pinggang. Berjumlah sepasang dengan berat pada umumnya 0.5% dari berat tubuh  manusia. Unit terkecil  penyusun ren adalah NEFRON yang jumlahnya jutaan buah. Memiliki ukuran panjang sekitar 11 cm dan ketebalan 5 cm. Fungsi ginjal bagi tubuh yaitu:

a) Menyaring darah (yang mengandung zat-zat yang bersifat racun seperti kreatinin,kreatin,urea,asam urat dan garam mineral) yang masuk dalam ginjal.

b) Mempertahankan keseimbangan pH plasma dan cairan tubuh dengan cara mensekresikan urine yang bersifat basa atau asam.

c)  Mempertahankan tekanan osmotik  cairan seluler.

d) Reabsorbsi (penyerapan kembali) elektrolit tertentu yang dilakukan oleh bagian tubulus ginjal.

e) Menjalankan fungsi sebagai hormon dengan menghasilkan dua macam zat yaitu renin dan eritropoitin.

Gambar 2. Organ Ginjal Pada Manusia (Andriyansyah.2014)

Proses pembentukan urine melalui serangkaian proses yaitu :

1. Penyaringan (filtrasi)

Proses pembentukan urin diawali dengan penyaringan darah yang terjadi di kapiler glomerulus. Sel-sel kapiler glomerulus yang berpori (podosit), tekanan dan permeabilitas yang tinggi pada glomerulus mempermudah proses penyaringan.

Selain penyaringan, di glomelurus juga terjadi penyerapan kembali sel-sel darah, keping darah, dan sebagian besar protein plasma. Bahan-bahan kecil yang terlarut di dalam plasma darah, seperti glukosa, asam amino, natrium, kalium, klorida, bikarbonat dan urea dapat melewati saringan dan menjadi bagian dari endapan. Hasil penyaringan di glomerulus disebut filtrat glomerolus atau urin primer, mengandung asam amino, glukosa, natrium, kalium, dan garam-garam lainnya

2. Penyerapan kembali (reabsorbsi)

Bahan-bahan yang masih diperlukan di dalam urin pimer akan diserap kembali di tubulus kontortus proksimal, sedangkan di tubulus kontortus distal terjadi penambahan zat-zat sisa dan urea. Meresapnya zat pada tubulus ini melalui dua cara. Gula dan asam amino meresap melalui peristiwa difusi, sedangkan air melalui peristiwa osmosis. Penyerapan air terjadi pada tubulus proksimal dan tubulus distal. Substansi yang masih diperlukan seperti glukosa dan asam amino dikembalikan ke darah. Zat amonia, obat-obatan seperti penisilin, kelebihan garam dan bahan lain pada filtrat dikeluarkan bersama urin. Setelah terjadi reabsorbsi maka tubulus akan menghasilkan urin sekunder, zat-zat yang masih diperlukan tidak akan ditemukan lagi. Sebaliknya, konsentrasi zat-zat sisa metabolisme yang bersifat racun bertambah, misalnya urea.

Gambar 2. Diagram proses Reabsorpsi urine

3. Augmentasi

Augmentasi adalah proses penambahan zat sisa dan urea yang mulai terjadi di tubulus kontortus distal. Dari tubulus-tububulus ginjal urin akan menuju rongga ginjal, selanjutnya menuju kantong kemih melalui saluran ginjal. Jika kantong kemih telah penuh terisi urin, dinding kantong kemih akan tertekan sehingga timbul rasa ingin buang air kecil. Urin akan keluar melalui uretra. Komposisi urin yang dikeluarkan melalui uretra adalah air, garam, urea dan sisa substansi lain, misalnya pigmen empedu yang berfungsi memberi warna dan bau pada urin.

2)      Hati (Hepar)

Merupakan kelenjar terbesar dalam tubuh manusia (2 kg) yang terletak di rongga perut sabelah kanan di bawah diafragma.

                                  Gambar 4. Organ Hati Pada Manusia (biologimediacentre.com. 2014)

    

a)      Hati terdiri dari beberapa belahan (lobus)

b)      Masing-masing lobus disusun oleh ratusan ribu lobulus yang berbentuk heksagonal

c)      Tiap lobulus dilapisi oleh jaringan ikat interlobular yang disebut kapsula Glisson

d)     Pada bagan tengah lobulus hati terdapat vena sentralis.

Fungsi Hati:

Hati menghasilkan empedu (bilus) yang mengandung zat sisa dari perombakan eritosit di dalam limpa, Hati berfungsi:

(1)   Menyimpan gula dalam bentuk glikogen

(2)   Mengatur kadar gula darah

(3)   Tempat pembentukan urea dari amonia

(4)   Menawarkan racun

(5)   Membentuk vitamin A dari provitamin A

(6)   Tempat pembentukan fibrinogen protrombin

   Cara Kerja Hati

Hati terletak dibagian kanan atas dari daerah abdomen, persis disamping lambung dan dibagian bawah paru-paru kanan. Hati adalah kelenjar terbesar di tubuh, dengan berat 1500 gram dan dibungkus oleh selaput tipis yang disebut kapsul glison. Saluran empedu (bile ducts ) adalah pembuluh-pembuluh yang menghubungkannya dengan usus, pada saluran ini menempel kandung empedu sebagai tempat penyimpanan sementara getah pencernaan yang dibuat oleh hati.

Saluran empedu dari hati tersambung dengan pembuluh dari pankreas dan keduanya bermuara  di usus dua belas jari. Bilamana manusia makan, getah pencernaan mengalir dari kandung empedu dan pankreas membantu mencerna makanan yang telah dimakan, mengubahnya menjadi kepingan-kepingan kecil yang mudah diserap tubuh. Pankreas mencerna 3 jenis enzim yang memisahkan karbohidrat dari gula, memecahkan protein menjadi asam amino dan mengubah lemak menjadi asam lemak serta gliserin. Empedu dari hati dan kandung empedu berisi garam empedu yang membantu menyerap asam lemak dan gliserin.

3)      Kulit (integumen)

Kulit Merupakan lapisan terluar tubuh manusia dan merupakan pelindung bagian dalam tubuh. Seluruh beratnya sekitar 16 % berat tubuh,pada orang dewasa sekitar 2,7-3,6 kg Lapisan kulit terdiri dari  epidermis, dermis dan subktuis.

Gambar 5. Sayatan 3 Dimensi Lapisan Kulit Pada Manusia (biologimediacentre.com. 2014)

Kulit berfungsi sebagai:

a)      Mengeluarkan keringat

b)      Melindungi bagian dalam tubuh dari gesekan, kuman, penyinaran, panas dan zat kimia

c)      Mengatur suhu tubuh

d)     Menerima rangsangan dari luar

e)      Mengurangi kehilangan air

·      Mekanisme Pengeluaran Keringat

Setiap harinya manusia dewasa mengeluarkan keringat kira-kira 225 ml. Semua keringat yang dihasilkan berasal dari sekitar 2 juta kelenjar keringat yang tersebar pada seluruh lapisan dermis. Proses pengeluaran keringat tersebut dipengaruhi oleh hipotalamus.

Hipotalamus merupakan sistem saraf pusat peng atur suhu badan yang menghasilkan enzim bradikinin. Enzim bradikinin mempengaruhi kerja kelenjar keringat untuk mengeluarkan keringat. Selain dipengaruhi hipotalamus, kerja kelenjar keringat juga dipengaruhi oleh perubahan suhu lingkungan dan pembuluh darah.

Suhu pembuluh darah yang tinggi (karena suhu lingkungan tinggi) akan memberikan rangsangan terhadap hipotalamus. Oleh rangsangan tersebut, hipotalamus segera mempengaruhi kelenjar keringat untuk menyerap air, garam, urea, dan berbagai zat sisa metabolisme dari pembuluh kapiler darah. Berbagai zat ini dikeluarkan melalui saluran keringat dan pori-pori kelenjar keringat ke permukaan kulit dalam bentuk keringat. Keringat segera menguap dan suhu tubuh turun sehingga normal kembali.

Apabila keringat yang keluar terlalu berlebihan, kadar garam yang berada dalam darah bisa berkurang. Akibatnya, otot bisa mengalami kekejangan atau mungkin bisa pula pingsan. Selain itu karena pembuluh darah pada lapisan dermis mengembang, kulit wajah bisa menjadi merah. Keadaan ini dapat terjadi saat kita melakukan aktivitas fisik yang berat. Namun, sebaliknya kulit kita dapat memucat bila pembuluh darah pada dermis menyempit, misalnya saja saat kita ketakutan.

4)      Paru-paru (pulmo)

Manusia memiliki sepasang paru-paru yang terletak di rongga dada. Paru-paru berfungsi sebagai organ pernafasan yaitu menghirup oksigen dan mengeluarkan CO2 + uap air. Uap air dan CO2 berdifusi di dalam alveolus kemudian dikeluarkan.

Gambar 6. Organ Paru-Paru Pada Manusia (arinazulfayunitayunus.wordpress.com. 2012)

Osmoregulasi adalah mekanisme tubuh untuk mengatur konsentrasi bahan terlarut dalam cairan sel atau tubuh. Hasil ekskresi dapat dibedakan jadi:

a)      Zat cair berupa keringat,urine dan empedu

b)      Zat padat berupa feces

c)      Gas berupa CO2

d)     Uap air berupa H2O

·           Mekanisme Dan Fisiologi Paru-Paru

Pengambilan udara pernapasan dikenal dengan inspirasi dan pengeluaran udara pernapasan disebut dengan ekspirasi. Mekanisme pertukaran udara pernapasan berlangsung di alveolus disebut pernapasan eksternal. Udara pernapasan selanjutnya diangkut oleh hemoglobin dalam eritrosit untuk dipertukarkan ke dalam sel. Peristiwa pertukaran udara pernapasan dari darah menuju sel disebut pernapasan internal. Aktivitas inspirasi dan ekspirasi pada saat bernapas selain melibatkan alat-alat pernapasan juga melibatkan beberapa otot yang ada pada tulang rusuk dan otot diafragma (selaput pembatas rongga dada dengan rongga perut). 

Masuk keluarnya udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh. Jika tekanan di luar rongga dada lebih besar maka udara akan masuk. Sebaliknya, apabila tekanan dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar. Sehubungan dengan organ yang terlibat dalam pemasukkan udara (inspirasi) dan pengeluaran udara (ekspirasi) maka mekanisme pernapasan dibedakan atas dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan perut terjadi secara bersamaan.

1.      Pernapasan Dada

Pada pernapasan dada, otot yang berperan penting adalah otot antar tulang rusuk. Otot tulang rusuk dapat dibedakan menjadi dua, yaitu otot tulang rusuk luar yang berperan dalam mengangkat tulang-tulang rusuk dan tulang rusuk dalam yang berfungsi menurunkan atau mengembalikan tulang rusuk ke posisi semula.

a.       Inspirasi

Fase ini berupa berkontraksinya otot antartulang rusuk sehingga rongga dada mengembang. Pengembangan rongga dada menyebabkan volume paru-paru juga mengembang akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.

b.      Ekspirasi

Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot antartulang rusuk ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Rongga dada yang mengecil menyebabkan volume paru-paru juga mengecil sehingga tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar. Hal tersebut menyebabkan udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar.

2.      Pernapasan Perut

Pernapasan perut merupakan pernapasan yang mekanismenyamelibatkan aktifitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada.

a.      Inspirasi

Pada saat pengambilan udara (inspirasi) tahap-tahap yang terjadi dan dapat dirasakan adalah diafragma berkontraksi sehingga diafragma menjadi datar dan otot antartulang rusuk sebelah luar juga berkontraksi yang diikuti dengan terangkatnya tulang rusuk yang menyebabkan rongga dada membesar. Membesarnya rongga dada ini menyebabkan tekanan di dalam rongga dada mengecil sehingga memungkinkan paru-paru dapat mengembang. Mengembangnya paru-paru memungkinkan tekanan di dalam ruang paru-paru mengecil bahkan lebih kecil dari udara luar sehingga udara dapat masuk secara berurutan ke lubang hidung  -   rongga hidung   -   faring    trakea (melaui glottis) -  bronkus (kanan-kiri)  -  bercabang 22× (bronkiolus-bronkiolus) alveolus (kantong-kantong kecil).

b.      Ekspirasi

Pada saat pengeluaran udara (ekspirasi) tahap-tahap yang dapat dirasakan adalah diafragma relaksasi sehingga kembali ke posisis semula dan otot antarrusuk dalam kontraksi menyebabkan tulang rusuk kembali ke posisi semula sehingga rongga dada mengecil. Rongga dada mengecil sehingga menyebabkan tekanan di dalam rongga dada meningkat yang mengakibatkan ruang paru-paru mengecil.Mengecilnya ruang paru-paru menyebabkan membesaranya tekanan di dalam paru-paru sehingga udara akan mengalir keluar dari alveolus melalui bronkiolus – bronkus – trakea – glotis – faring - rongga hidung dan lubang hidung.

C.       Sistem Ekskresi pada Hewan

1). Serangga

Gambar 7. Organ Dalam Serangga (biologimediacentre.com. 2014)

            Alat ekskresi belalang adalah pembuluh malpighi. Pembuluh malpighi yaitualatpengeluaran yang berfungsi seperti ginjal pada vertebrata. Pembuluh malpighi berupa kumpulan benang halus yang berwarna putih kekuningan dan pangkalnya melekat pada pangkal dinding usus.

Serangga memiliki tingkatan hidup yang lebih tinggi dari pada cacing pipih dan cacing tanah. Oleh karena itu, alat ekskresinya pun lebih sempurna. Alat ekskresi serangga dan Artropoda lainnya adalah tubula atau pembuluh Malpighi. Pembuluh Malpighi merupakan pelipatan saluran pencernaan yang berada pada homosol dan ujungnya tergenang dalam darah  (hemolimfa). Tepatnya terletak di antara perut tengah dan usus. 

Pembuluh Malpighi ini akan mengekresikan zat sisa berupa urea, limbah nitrogen, dan garam secara osmosis dari hemolimfa menuju lumen (rongga pembuluh). Sebagian besar zat-zat yang berguna diserap kembali (reabsorpsi) melewati jaringan epitelium pada rektum dan diedarkan ke seluruh tubuh oleh hemolimfa. Sebaliknya, limbah bernitrogen mengendap menjadi asam urat yang dikeluarkan bersama feses lewat anus.

Gambar 8. Alat-Alat Ekskresi Serangga (biomagz.com. 2015)

2). Cacing tanah (Annelida)

Sesama hewan invertebrata, ternyata cacing pipih dan cacing tanah (Filum Annelida) memiliki alat ekskresi yang berbeda. Cacing tanah memiliki alat ekskresi khusus yang terdapat pada setiap segmen tubuhnya. Alat ekskresi ini dinamakan nefridium (jamak: nefridia). Pada setiap segmen tubuh cacing tanah terdapat sepasang nefridium. Hanya tiga segmen pertama dan segmen terakhir saja yang tidak terdapat alat ekskresi ini. Nefridium dilengkapi corong bersilia dan terbuka yang terletak pada sekat pemisah antarsegmen tubuh. Alat ini disebut nefrostom. Nefrostom berfungsi sebagai penarik cairan tubuh dari satu segmen ke segmen lainnya. Sementara, sisa metabolisme akan dikeluarkan melalui sebuah lubang yang disebut nefridiopori.

Gambar 9. Organ Dalam Cacing Tanah (anneahira.com. 2014)

Saat silia pada nefrostom bergetar, cairan tubuh dari segmen di sebelahnya akan mengalir ke dalam nefridium. Pada nefridum ini, zat berguna seperti glukosa dan ion-ion diserap oleh darah untuk dialirkan melalui pembuluh kapiler. Sedangkan zat sisa seperti air, senyawa nitrogen, dan garam yang tidak berguna oleh tubuh dikeluarkan melalui nefridiopori.

d.      Kelainan dan Penyakit

         a)     Albuminuria

Urine banyak mengandung albumin

Penyebab : kekurangan protein, penyakit ginjal dan hati

Akibat: tubuh kekurangan albumin yang menjaga agar cairan tidak keluar dari darah.

b)     Hematuria

Urine mengandung darah

Penyebab: peradangan ginjal, batu ginjal dan kanker kandung kemih.

c)      Nefritis

radang ginjal bagian nefron yang diawali peradangan glomerulus.

d)     Gagal ginjal

Meningkatnya kadar urea dalam darah

Penyebab : nefritis (radang ginjal)

Akibat : zat-zat yang seharusnya dibuang oleh ginjal tertumpuk dalam darah.

Pengobatan : cuci darah secara rutin atau cangkok ginjal.

e)     Diabetes Melitus

kadar glukosa darah melebihi normal

Penyebab : kekurangan hormon insulin

Akibat : luka sulit sembuh.

f)       Hepatitis

Tanda : perubahan warna kulit dan putih mata menjadi kuning, urine menjadi kecoklatan seperti air teh

Penyebab : virus

Akibat : hati meradang dan kerja hati terganggu

Pencegahan : menjaga kebersihan lingkungan, tidak kontak langsung.

Sirosis Hati

Tanda: timbulnya jaringan parut dan kerusakan sel-sel pada hati

Penyebab: minuman alkohol, infeksi bakteri, komplikasi hati.