Diposkan pada Materi

Sistem Ekskresi : Pembentukan Urin

Sistem eksresi pada manusia dan mamalia pada umumnya berpusat pada sepasang ginjal. Pada manusia, masing-masing ginjal memiliki panjang sekitar 10 cm dan disuplai oleh darah melalui arteri renal dan dialirkan melalui vena renal. Ginjal menerima sekitar 25% darah yang keluar dari jantung. Urine kemudian keluar dari setiap ginjal melalui suatu saluran yang disebut ureter dan kedua ureter mengalir ke dalam kandung kemih.

Gambar 1. Ginjal

Selama kencing, urin di buang melalui suatu saluran yang disebut uretra.
Ginjal manusia memiliki korteks renal di bagian luar dan medula renal di bagian dalam. Tubulus-tubulus ekskresi yang berukuran mikroskopik dan pembuluh-pembuluh darahnya yang terkait memadati kedua wilayah tersebut.

Gambar 2. Struktur Nefron
(www.youtube.com/c/KakBio)

Nefron, satuan fungsional dari ginjal manusia dan vertebrata, mengular bolak-balik melintasi korteks dan medula. Sebuah nefron terdiri atas satu tubulus tunggal yang panjang serta sebuah bola kapiler yang disebut glomerulus. Ujung buntu dari tubulus membentuk satu pembengkakan yang berbentuk seperti cangkir, disebut kapsula bowman yang mengelilingi glomerulus. Masing-masing ginjal manusia mengandung kira-kira sejuta nefron, dengan panjang total tubulus sebesar 80 km.

Filtrasi Darah

Filtrasi terjadi saat tekanan darah mendorong cairan dari darah di daam glomerulus ke dalam lumen kapsula Bowman. Kapiler yang berpori-pori dan sel-sel kapsula yang terspesialisasi bersifat permeabel terhadap air dan zat-zat terlarut yang kecil, namun tidak terhadap sel darah dan molekul besar seperti protein plasma. Dengan demikian, filtrat dalam kapsula bowman mengandung garam, glukosa, asam amino, vitamin, zat buangan nitrogen, dan molekul kecil lainnya.

Jalur Filtrat

Dari kapsula Bowman, filtrat mengalir ke dalam tubulus proksimal, wilayah pertama dari tiga wilayah nefron. Bagian berikutnya adalah lengkung Henle, yaitu suatu belokan dengan saluran menurun dan saluran menaik. Tubulus Distal, wilyah terakhir dari nefron, mengalirkan urine ke dalam saluran pengumpul (duktus kolektivus),. Urine ini mengalir dari semua saluran-saluran pengumpul pada ginjal ke dalam pelvis renal (rongga ginjal).

Di dalam ginjal manusia, 85% nefron merupakan nefron kortikal, yang memiliki lengkung henle yang pendek dan hampir seluruh bagiannya berada pada korteks renal. 15% lainnya merupakan nefron jukstamedularis, memiliki lengkungan yang membentang jauh ke dalam medula renal. Nefron jukstamedularis-lah yang memungkinkan mamalia menghasilkan urin yang hiperosmotik terhadap cairan tubuh, suatu adaptasi yang sangat penting untuk konservasi air.

Nefron dan saluran pengumpul dilapisi oleh epitelium transpor yang memproses filtrat, dengan menyerap (reabsorbsi) zat-zat terlarut dan air. Di bawah kondisi-kondisi yang normal, kira-kira 1.600 L darah mengalir melalui sepasang ginjal manusia setiap hari, volume yang besarnya sekitar 300 kali lipat volume total darah di dalam tubuh. Dari lalu-lintas darah yang sangat banyak ini, nefron-nefron dan saluran-saluran pengumpul memproses sekitar 180 L filtrat awal. Dari 180 L filtrat, sekitar 99% air dan hampir semua gula, asam amino, vitamin, dan nutrien-nutrien organik lainnya diserap kembali ke dalam darah, menyisakan hanya sekitar 1,5 L urin untuk dibuang.

Pembuluh darah yang terkait dengan Nefron

Setiap nefron disuplai dengan darah melalui arteriola aferen, merupakan penjuluran arteri renal yang bercabang-cabang hingga membentuk kapiler-kapiler glomerulus. Kapiler-kapiler itu bergabung sewaktu meninggalkan glomerulus, membentuk arterioa eferen. Cabang dari pembuluh ini membentutk kapiler peritubular, yang mengelilingi tubulus proksimal dan distal. Perangkat kapiler yang ketiga menjulur ke bawah dan membentuk vasa rekta, yaitu kapiler yang melakukan pertukaran dengan lengkung henle yang panjang dari nefron jukstamedularis.

Arah aliran darah di dalam kapiler vasa rekta berlawanan dengan arah filtrat di dalam lengkung henle yang bersebelahan. Dengan kata lain, setiap bagan yang naik dari vasa rekat terletak di sebelah bagian yang menurun dari lengkung henle, dan sebaliknya. Baik tubulus maupun kapiler terendam di dalam cairan interstisial, yang dilalui oleh berbgai macam zat yang berdifusi antara plasma di dalam kapiler dan filtrat di dalam tubulus tubulus nefron. Vasa rekta dan lengkung henle tidak bertukar material secara langsung, akan tetapi berfungsi bersama-sama sebagai bagian dari sistem lawan-arus yang meningkatkan efisiensi nefron.

Reabsobrsi Filtrat
1. Tubulus Proksimal

Reabsorbsi di dalam tubulus proksimal sangat penting untuk pengambilan kembali ion, air dan nutrien-nutrien berharga dari volume fitrat awal yang besar. NaCl (Garam) di dalam filtrat berdifusi ke dalam sel-sel epitelium transpor, tempat Na+ ditranspor secara aktif ke dalam cairan interstisial. Transfer muatan positif yang keluar dari tubulus ini mendrong transpor pasif Cl- . Saat garam bergerak dari filtrat ke cairan interstisial, air mengikuti melalui osmosis. Garam dan air kemudian berdifusi dari cairan insterstisial ke dalam kapiler peritubular. Glukosa, asam amino, ion kalium (K+) dan zat-zat esensial yang lain juga ditranspor secara aktif mauun pasif dari filtrat ke cairan interstisial dan kemudia ke dlam kapiler peritubular.
Pemprosesan filtrat di dalam tubulusproksimal membantu mempertahankan pH yang relatif konstan dalam cairan tubuh. Sel-sel epitelium transpor menyekresikan H+ , namun juga menyintesis dan menyekresikan amonia, yang bekerja sebagai bufer (larutan yang mempertahankan pH tertentu) unuk memerangkap H+ dalam bentuk ion amonium (NH4+).

Saat filtrat mengalir melalui tubulus proksimal, material-material yang akan di ekskresikan menjad terkonsentrasi. Banyak zat buangan meninggalkan cairan tubuh selama proses filtrasi nonselektif dan tetap berada di dalam filtrat saat air dan garam diserap kembali. Urea misalnya, diserap kembali pada laju yang jauh lebih lambat daripada garam dan air. Beberapa jenismaterial toksik lainnya disekresikan secara aktif ke dalam filtrat dari jaringan di sekitarnya, misalnya obat-obatan dan toksin yang teah diproses dalam hati dialirkan dari kapiler peritbular ke dalam cairan insterstisial.

2. Saluran Menurun Lengkung Henle

Reabsorbsi air berlanjut saat filtrat bergerak ke dalam saluran menurun dari lengkung Henle. Di sini banyak saluran air yang dibentuk oleh protein akuaporin membuat epitelium transpor bersifat permeabel bebas terhadap air. Sebaliknya, hampir tak ada saluran untuk garam dan zat-zat terlarut kecil yang lain, sehingga mengakibatkan permeabilitas zat-zat yang sangat rendah.

Agar air bisa bergerak keluar dari tubulus melalui osmosis, cairan interstesial yang merendam tubulus harus hiperosmotik terhadap filtrat. Kondisi ini ditemui di sepanjang saluran menurun, karena osmolaritas cairan interstisial meningkat secara progresif dari korteks luar ke dalam medula ginjal. Akibatnya, filtrat kehilangan air dan mengalami pengingkatan konsentrsi zat terlarut pada setiap titik dalam perjalanannya yang menurun di sepanjang saluran menurun.

3. Saluran Menaik Lengkung Henle

Filtar mencapai ujung lengkung Henle dan kemudian bergerak di dalam saluran menaik saat kembali ke korteks. Tidak seperti saluran menurun, saluran menaik miliki epitelium transpor yang memiliki saluran ion, namun bukan saluran air. Akan tetapi, membran ini tidak permeabel terhadap air. Kekurangan permeabilitas terhadap air sangat jarang terjadi pada membran-membran biologis dan ini sangat penting bagi fungsi saluran menaik.

Saluran menaik memiliki dua wilayah yang terspesialisasi : segmen tipis di dekat ujung lengkung Henle dan segmen tebal yang bersambungan dengan tubulus Distal. Saat filtrat naik di dalam segmen tipis, NaCl yang menjadi pekat di dalam saluran menurun, berdifusi keluar dari tubulus yang permeabel ke dalam cairan interstisial. Pergerakan NaCl keluar dari tubulus ini membantu mempertahankan osmolaritas cairan interstiasial di dalam medula. Pergerakan NaCl keluar dari filtrat berlanjut di dalam segmen tebal dari saluran menaik. Akan tetapi, di sini epitelium mentranspor NaCl secara aktif ke dalam cairan interstisial. Sebagai akibat kehilangar Garam namun tidak kehilangan air. Filtar menjadi semakin encer saat bergerak naik ke korteksdalam saluran menaik lengkung Henle

4. Tubulus distal

Tubulus distal memainkan peran kunci dalam meregulasi konsentrasi ion K+ dan NaCl cairan tubuh. Regulasi ini melibatkan variasi dalam jumlah K+ yang disekresikan ke dalam filtrat, serta jumlah NaCl yang direabsorbsi dai filtrat. Seperti tubulus proksimal, tubulus distal berkontribusi terhadap regulasi pH dengan mengontrol sekresi H+ dan reabsorbsi HCO3-.

5. Saluran Pengumpul

Saluran pengumpul mengangkut filtrat melalui medula ke pelvis renal. Saat filtrat mengalir di sepanjang epitelium transpor dari saluran pengumpul, kontrol hormonal dari permeabilitas dan trasnpor menentukan kadar kepekatan urin.

Ketika ginjal mengkonservasi air, saluran-saluran akuaporin di dalam saluran pengumpul memungkinkan meolekul-molekul air melintasi epitelium. Pada waktu yang sama, epitelium tetap tidak permeabel terhadap garam dan di dam korteks renal terhadap urea. Saat saluran pengumpul melintasi gradien osmolaritas di dalam ginjal, filtar menjadi semakin pekat, kehilangan semakin banyak air melalui osmosis ke cairan interstisial yang hiperosmotik. Di dalam medula bagian dalam, saluran pengumpul menjadi permeabel terhadap urea. Akibat konsentrasi tubulus melalui osmosis.

Zat-zat terlarut, termasuk NaCl menjadi semakin pekat, sehingga meningkatkan osmolaritasfiltrat. Osmolaritas tertinggi (sekitar 1.200 mOsm/L) terjadi di belokan lengkung Henle. Ini mmaksimlkan difusi garam keluar dari tubulus saat filtrat mengelilingi kurva dan memasuki sluran menaik, yang permebael terhadap garam namun tidak terhadap air. NaCl yang berdifusi dar saluran menaik membantu mempertahankan osmolaritas yang tinggi di dalam cairan interstiasial medula renal.

Mekanisme di lengkung Henle

Lengkung Henle memiliki sejumlah karakteristik sistem lawan arus. Sistem lawan arus pada lengkung Henle menggunakan energi untuk mentranspor NaCl secara aktif dari filtrat di bagian atas saluran menaik. Sistem lawan arus yang menggunakan energi untuk mencptakan gradien konsentrasi di sebut sistem multiplikasi lawan-arus. Sistem multiplikasi lawan-arus yang melibatkan lengkung Henle mempertahankan konsentrasi garam yang tinggi di bagian dalam ginjal, sehingga memungkinkan ginjal membentuk urine yang pekat.

Gambar. 3 Proses Pembentukan Urin

Pembuluh (vasa rekta) mengangkut darah dengan arah berlawanan melalui gradien osmolaritas ginjal. Saat pembuluh menurun membawa darah ke arah medula bagian dalam, air hilang dari darah ke arah medula bagian dalam, air hilang dari darah dan NaCl diperoleh melalui difusi. Aliran-aliran ini terbalik saat dara mengalir kembali ke arah korteks dalam pembuluh menaik, dengan air yang kembali memasuki darah dan NaCl yang berdifusi keluar. Dengan demikian, vasa rekta dapat menyuplai ginjal dengan nutrien dan zat-zat penting lainnya yang diangkut oleh darah tanpa mengganggu gradien osmolaritas yang memungkinkan ginjal mengekskresikan urin yang hiperosmotik (konsentrasi zat terlarut tinggi).

Di dalam ginjal, sebagian besar penggunaan energi terjadi dalam segmen tebal saluran menaik lengkung Henle, tempat NaCl ditranspor keluar secara aktif dari tubulus. Bahkan dengan keuntungan pertukaran lawan-arus, proses ini (bersama dengan sistem transpor aktif ginjal yang lain) menghabiskan cukup banyak ATP. Dengan demikian, untuk ukurannya, ginjal memiliki salah satu metabolik tertinggi dari organ manapun.

Akibat dari transpor aktif NaCl keluar dari segmen tebal saluran menaik, filtrat sebenarnya hipoosmotik terhadap cairan tubuh saat mencapai tubulus distal. Kini, filtrat turun lagi ke arah medula dalam saluran pengumpul, yang permeabel tarhadap air tapi tidak terhadap garam. Dengan demikian, osomosis mengekstrak air dari filtrat saat melewati korteks ke medula dan bertemu cairan interstisial dari osmolaritas yang meningkat. Proses ini mengkonsentrasikan garam, urea, dan zat terlarut lainnya di dalam filtrat.

Sebagian urea keluar di bagian bawah saluran pengumpul dan berkontribusi terhadap osmolaritas interstisial yang tinggi dari medula bagian dalam. (urea ini didaur ulang melalui difusi ke dalam lengkung hele, namun kebocoran terus menerus dari sauran pengumpul mempertahankan konsentrasi urea interstisial yang tinggi. Urin isoosmotik (konsentrasi zat terlarut yang sama) terhadap cairan interstisial medula bagian dalam. Tapi, hiperoosmotik (konsentrasi zat terlarut tinggi) terhadap darah. Osmolaritas yang tinggi ini memungkinkan zat terlarut yang tersisa di dalam urin untuk dieksresikan dari tubuh dengan kehilangan air minimal.

Untuk Penjelasan lebih lengkap tetang pembentukan urin dapat di simak pada vido dari channel Youtube Kak Bio (www.youtube.com/c/KakBio) berikut :

Part 1. Struktur Ginjal dan Nefron
Part 2. Proses Pembentukan Urin : Filtrasi, Reabsorbsi dan Augmentasi

_________________
Sumber : Biologi Campbell Edisi 8

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google

You are commenting using your Google account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s