Ekskresi & homeostasis
Ginjal, kulit, paru-paru, dan hati membuang zat sisa dan menjaga tubuh tetap seimbang.
Jenjang yang disarankan: SD, SMP, SMA, kuliah.
Penjelasan untuk SD
Saat tubuh bekerja, terbentuk zat sisa yang tidak diperlukan lagi. Zat sisa ini harus dibuang supaya tubuh tetap sehat. Tubuh punya beberapa “pembuang sampah”:
- Ginjal: sepasang organ berbentuk seperti kacang merah di bagian punggung bawah. Ginjal menyaring darah dan membuat air seni (urine). Air seni disimpan di kandung kemih sebelum dikeluarkan.
- Kulit: mengeluarkan keringat yang berisi air dan sedikit garam.
- Paru-paru: mengeluarkan karbon dioksida dan uap air saat kita mengembuskan napas.
- Hati: mengolah zat sisa dan zat yang tidak berguna agar bisa dibuang.
Tubuh juga selalu menjaga dirinya tetap seimbang. Saat kepanasan, kita berkeringat supaya tubuh dingin. Saat kedinginan, kita menggigil supaya tubuh hangat. Suhu tubuh kita tetap sekitar 37 °C walaupun cuaca berubah.
Cara menjaga ginjal: minum air putih yang cukup, tidak menahan buang air kecil terlalu lama, dan tidak terlalu banyak minuman manis. Air seni yang berwarna kuning pucat biasanya tanda tubuh cukup minum.
Poin kunci
- Ginjal membuat air seni, kulit mengeluarkan keringat, paru-paru mengeluarkan karbon dioksida.
- Air seni disimpan di kandung kemih.
- Tubuh menjaga suhunya tetap sekitar 37 °C.
- Minum air putih cukup; air seni kuning pucat tanda cukup minum.
Aktivitas
Selama satu hari, catat berapa gelas air yang kamu minum dan kapan kamu berkeringat. Apakah kamu minum lebih banyak di hari yang panas atau setelah bermain?
Penjelasan untuk SMP
Ekskresi adalah pengeluaran zat sisa hasil metabolisme sel. Ini berbeda dari defekasi (buang air besar), yang terutama mengeluarkan sisa makanan yang tidak dicerna.
Alat ekskresi manusia:
- Paru-paru: karbon dioksida dan uap air.
- Ginjal: urine berisi air, urea, garam, dan zat sisa lain.
- Kulit: keringat berisi air, garam, dan sedikit urea. Keringat juga membantu menurunkan suhu tubuh.
- Hati: mengubah amonia yang beracun menjadi urea, dan membuang zat warna empedu hasil pemecahan sel darah merah tua bersama empedu.
Ginjal terdiri atas korteks (bagian luar), medula (bagian dalam), dan rongga ginjal (pelvis). Setiap ginjal berisi sekitar satu juta nefron, unit penyaring terkecil. Pembentukan urine berlangsung tiga tahap:
- Filtrasi di glomerulus: air, garam, glukosa, asam amino, dan urea tersaring dari darah, sedangkan sel darah dan protein besar tertahan. Hasilnya urine primer.
- Reabsorpsi di tubulus: zat yang masih berguna, seperti glukosa, asam amino, sebagian besar air, dan garam, diserap kembali ke darah. Hasilnya urine sekunder.
- Augmentasi (sekresi tambahan): zat sisa tertentu ditambahkan ke tubulus. Terbentuk urine sesungguhnya.
Urine mengalir melalui ureter ke kandung kemih, lalu keluar lewat uretra.
Homeostasis adalah kemampuan tubuh menjaga kondisi di dalam tubuh tetap stabil, misalnya suhu, kadar air, dan kadar gula darah. Ginjal, kulit, dan paru-paru berperan besar di sini.
Gangguan sistem ekskresi antara lain batu ginjal, infeksi saluran kemih, gagal ginjal (dapat memerlukan cuci darah), dan adanya glukosa dalam urine pada penderita diabetes melitus.
Hewan lain punya alat ekskresi berbeda: cacing tanah memakai nefridia, serangga memakai pembuluh Malpighi, dan ikan air tawar mengeluarkan banyak urine encer.
Poin kunci
- Ekskresi membuang sisa metabolisme; defekasi membuang sisa makanan.
- Alat ekskresi: paru-paru, ginjal, kulit, dan hati.
- Urine terbentuk melalui filtrasi, reabsorpsi, dan augmentasi di nefron.
- Homeostasis menjaga kondisi dalam tubuh tetap stabil.
Aktivitas
Buat model filtrasi: saring campuran air, garam, pewarna makanan, pasir, dan manik-manik besar dengan kain atau kertas saring. Zat mana yang lolos? Hubungkan dengan zat yang tertahan di glomerulus (sel darah dan protein besar).
Penjelasan untuk SMA
Homeostasis umumnya dijaga oleh umpan balik negatif: reseptor mendeteksi perubahan, pusat kendali (sering di hipotalamus) membandingkannya dengan nilai acuan, lalu efektor melawan perubahan itu. Contoh termoregulasi: saat suhu tubuh naik, pembuluh darah kulit melebar dan kelenjar keringat aktif; saat suhu turun, pembuluh menyempit dan otot menggigil.
Sisa nitrogen dari pemecahan protein dibuang dalam bentuk berbeda sesuai habitat:
- Amonia: sangat beracun dan perlu banyak air untuk mengencerkannya; umum pada hewan akuatik seperti banyak ikan bertulang.
- Urea: kurang beracun, dibentuk di hati melalui siklus urea; dibuang mamalia dan amfibi dewasa.
- Asam urat: hampir tidak larut dan dibuang dengan sedikit air; khas burung, reptil, dan serangga, serta cocok untuk embrio di dalam telur bercangkang.
Nefron bekerja berurutan. Kapsula Bowman menampung filtrat dari glomerulus; dalam sehari ginjal menyaring sekitar 180 liter filtrat, tetapi hanya sekitar 1,5 liter menjadi urine, sehingga lebih dari 99% air diserap kembali. Tubulus proksimal menyerap kembali glukosa, asam amino, ion, dan air. Lengkung Henle membuat cairan di medula sangat pekat. Tubulus distal dan saluran pengumpul menyesuaikan jumlah air dan garam yang dibuang, diatur hormon:
- ADH (hormon antidiuretik) dari hipofisis posterior menambah kanal air (akuaporin) di saluran pengumpul, sehingga urine lebih pekat.
- Aldosteron dari korteks adrenal meningkatkan penyerapan kembali Na⁺.
Bila kadar glukosa darah melampaui kemampuan tubulus menyerap kembali, glukosa muncul di urine (glukosuria), seperti pada diabetes melitus yang tidak terkendali.
Ginjal juga mengatur pH darah (mensekresi H⁺ dan menyerap kembali bikarbonat), menghasilkan hormon eritropoietin yang merangsang pembentukan sel darah merah, dan mengaktifkan vitamin D.
Poin kunci
- Homeostasis dijaga umpan balik negatif: reseptor → pusat kendali → efektor.
- Bentuk sisa nitrogen (amonia, urea, asam urat) sesuai ketersediaan air.
- Lebih dari 99% filtrat diserap kembali; ADH dan aldosteron mengatur air dan garam.
- Ginjal juga mengatur pH, membuat eritropoietin, dan mengaktifkan vitamin D.
Aktivitas
Uji tiga sampel “urine buatan” (air + garam, air + glukosa, air + putih telur) dengan Benedict dan biuret. Tafsirkan hasil setiap sampel seolah-olah hasil pemeriksaan laboratorium, dan jelaskan gangguan yang mungkin ditunjukkannya.
Penjelasan untuk kuliah
Fungsi ginjal diukur dengan konsep klirens: volume plasma yang “dibersihkan” dari suatu zat per satuan waktu. Laju filtrasi glomerulus (LFG) diukur akurat dengan inulin, zat yang difiltrasi bebas tetapi tidak direabsorpsi maupun disekresi; nilainya sekitar 125 mL/menit pada orang dewasa sehat. Di klinik, LFG diperkirakan dari kadar kreatinin serum (eGFR).
Kemampuan memekatkan urine bergantung pada mekanisme pengganda arus balik di lengkung Henle: bagian naik yang tebal memompa NaCl keluar tetapi kedap air, sedangkan bagian turun permeabel terhadap air. Bersama daur ulang urea dan pertukaran arus balik di vasa recta, terbentuk gradien osmotik medula. Hewan gurun dengan lengkung Henle panjang, misalnya tikus kanguru, dapat menghasilkan urine yang sangat pekat.
Osmoregulasi komparatif:
- Ikan bertulang laut minum air laut dan mengeluarkan garam lewat sel khusus di insang; ikan air tawar jarang minum, menyerap ion lewat insang, dan mengeluarkan urine encer dalam jumlah besar.
- Hiu dan pari menyimpan urea dan trimetilamin N-oksida (TMAO) sehingga osmolaritas cairan tubuhnya mendekati air laut.
- Tumbuhan bakau seperti Rhizophora menyaring sebagian besar garam di akarnya, sedangkan jenis lain seperti Avicennia mengeluarkan garam lewat kelenjar di daun.
Termoregulasi: endoterm menghasilkan panas terutama dari metabolisme, sedangkan ektoterm seperti komodo mengatur suhu terutama lewat perilaku, misalnya berjemur dan berteduh.
Dalam kesehatan, penyakit ginjal kronis sering berkaitan dengan hipertensi dan diabetes. Ketika fungsi ginjal sangat menurun, pilihan terapinya dialisis atau transplantasi. Ginjal dan paru-paru bersama-sama menjaga keseimbangan asam–basa melalui sistem penyangga bikarbonat.
Poin kunci
- Klirens inulin mengukur LFG (sekitar 125 mL/menit).
- Pengganda arus balik di lengkung Henle membangun gradien osmotik medula.
- Ikan laut, ikan air tawar, dan hiu memakai strategi osmoregulasi berbeda.
- Ektoterm mengatur suhu terutama lewat perilaku.
Aktivitas
Dengan LFG 125 mL/menit, hitung volume filtrat per hari. Jika urine 1,5 L/hari, berapa persen air yang direabsorpsi? Jelaskan apa yang terjadi pada volume dan kepekatan urine bila ADH tidak ada.