Sistem ekskresi

Sistem ekskresi adalah sistem pembuangan zat-zat sisa pada makhluk hidup seperti karbon dioksida, urea, racun dan lainnya. Sistem ekskresi terdiri dari organ ginjal, paru-paru, hati, dan kulit. Ekskresi merupakan proses pengeluaran zat sisa metabolisme dari dalam tubuh. Ekskresi adalah salah satu dari empat macam proses pengeluaran, yang lainnya adalah sekresi, inkresi, dan defekasi. Osmoregulasi berkaitan erat dengan proses ekskresi, karena proses ekskresi juga mengeluarkan air dari tubuh, dalam bentuk urine dan keringat.

Organ Ekskresi

Organ-organ dan jaringan yang betanggung jawab untuk membuang zat-zat sisa disebut organ ekskresi. Organ-organ tersebut membuang limbah melalui cara berikut ini:

• Eliminasi limbah bernitrogen,
• Mengatur keseimbangan cairan dalam tubuh,
• Mempertahankan komposisi ionik cairan ekstra seluler.

Organ ekskresi utama pada manusia adalah ginjal, paru-paru, kulit, dan hati.

Ginjal

Diagram pembentukan urine di nefron ginjal

Ginjal merupakan organ ekskresi utama pada manusia. Organ ini berfungsi menyerap atau menyaring sisa-sisa metabolisme yang terdapat dalam darah, seperti air, urea, dan garam, yang akan dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urine. Dari setiap ginjal keluar saluran urin atau ureter yang menuju kandung kemih (vesika urinaria). Selanjutnya, urine dari kandung kemih dikeluarkan melalui uretra. Ginjal menyaring darah sebanyak tujuh liter per jam. Darah yang bersih digunakan kembali oleh tubuh, sedangkan darah yang kotor diproses di dalam ginjal menghasilkan urine yang harus dikeluarkan dari tubuh. Ginjal terdiri atas unit-unit kecil yang disebut nefron. Satu buah ginjal mengandung ± 1 juta nefron.

• Nefron terdiri atas kapsula Bowman, tubulus proksimal, tubulus distal, dan lengkung Henle. Di dalam kapsula Bowman terdapat kumpulan pembuluh darah kapiler yang disebut glomerulus .
• Urine dibentuk dalam proses yang terdiri dari tiga tahap, yaitu penyaringan (filtrasi), penyerapan kembali (reabsorpsi), dan pemekatan atau pengeluaran zat (augmentasi). Urine mengandung urea dan ammonia, garam, zat warna empedu, air, dan zat-zat berlebih seperti vitamin, hormon, dan obat-obatan.

Paru-Paru

Paru-paru merupakan organ utama untuk mengeluarkan zat sisa berupa karbon dioksida dan uap air. Di dalam paru-paru, khususnya alveolus terjadi pertukaran gas CO₂ yang dibawa oleh darah dari sel-sel tubuh dan gas O₂ dari paru-paru untuk diikat oleh darah. Selain itu, darah akan melepaskan air. Air yang dilepaskan paru-paru tersebut berwujud gas (uap air). Udara yang dihembuskan mengandung 3-5% CO_2. Jumlah udara yang dikeluarkan tubuh dalam sehari adalah sebanyak 350-600 liter dan mengandung 200-300 liter karbon dioksida, yang bersifat mematikan jika tetap berada di dalam tubuh.

• Karbon dioksida dan uap yang merupakan sisa metabolisme (oksidasi zat makanan) akan dikeluarkan dari sel-sel dalam jaringan tubuh dan masuk ke dalam aliran darah melalui pembuluh balik dan dibawa ke jantung. Darah yang mengandung karbon dioksida dan air akan dipompakan ke paru-paru melalui pembuluh nadi paru-paru. Pada alveolus paru-paru, CO₂ dan air berdifusi, kemudian diekskresikan melalui saluran pernapasan. Selanjutnya CO₂ dikeluarkan melalui hidung, sementara itu air dikeluarkan dari paru-paru dalam bentuk uap air.

Kelenjar keringat pada lapisan kulit dermis.

Kulit

Kulit berfungsi sebagai organ ekskresi karena mengandung kelenjar keringat (glandula sudorifera) yang mengeluarkan keringat. Ketika suhu tubuh naik, kelenjar keringat akan menghasilkan keringat. Keringat tersebut akan diuapkan. Menguapnya keringat dapat menurunkan suhu tubuh, sehingga suhu tubuh akan tetap dikisaran 37^oC (homeostatis). Cara kerja pengaturan suhu tubuh ini berlaku sebaliknya pada kondisi yang berlawanan, seperti kurang aktivitas atau berada di lingkungan yang suhu udaranya dingin.

• Keringat mengandung air, larutan garam (terutama garam dapur) dan sedikit urea. Kelenjar keringat akan menyerap air, larutan garam, dan urea dari kapiler darah yang letaknya berdekatan. Selanjutnya, zat-zat yang terlarut itu dikeluarkan ke permukaan kulit melalui pori-pori sebagai keringat. Bila udara dingin pengeluaran keringat menjadi lebih sedikit sehingga pengeluaran air dari tubuh banyak melalui ginjal dan menyebabkan sering ekskresi urine. Pengeluaran keringat yang berlebihan mengakibatkan hilangnya garam-garam mineral dari tubuh. Sehingga dapat menimbulkan kekejangan otot dan pingsan.
• Mekanisme pengeluaran keringat ditentukan oleh pusat pengatur suhu, yaitu hipotalamus. Hipotalamus menghasilkan enzim bradikinin yang mempengaruhi kegiatan kelenjar keringat. Jika rangsangan berupa perubahan suhu pada pembuluh darah, maka rangsangan tersebut akan diteruskan oleh saraf simpatetik ke kelenjar keringat.

Proses perombakan hemoglobin menjadi bilirubin.

Hati

Hati atau hepar selain berfungsi sebagai kelenjar dalam sistem pencernaan, juga merupakan bagian dari sistem ekskresi karena menghasilkan empedu. Hati juga berfungsi sebagai tempat perombakan atau penghancuran sel-sel darah merah yang telah tua. Hati adalah tempat terjadinya proses perombakan protein. Dalam proses perombakan protein tersebut dihasilkan urea yang membahayakan tubuh. Oleh karena itu, urea tersebut harus dikeluarkan dari tubuh bersama urine.

• Empedu mengandung air, asam empedu, garam empedu, kolesterol, zat warna empedu, dan zat-zat lainnya. Bilirubin (zat warna empedu) merupakan hasil perombakan hemoglobin sel darah merah di hati. Bilirubin dikeluarkan bersama dengan cairan empedu ke usus, yang kemudian mengalami pemecahan menjadi sterkobilin dan urobilin di dalam usus. Sterkobilin memberi warna pada feses. Urobilin memberi warna pada urine.

Fungsi

Sistem ekskresi mempunyai peranan pusat dalam homeostatis, karena berfungsi dalam pembuangan limbah maupun keseimbangan air (osmoregulasi). Fungsi kunci sebagian besar sistem ekskresi, yaitu: filtrasi, (proses penyaringan cairan tubuh dengan bantuan tekanan, yang menghasilkan suatu filtrat); reabsorpsi, (pengambilan kembali zat-zat terlarut yang berharga dari filtrat untuk produksi urine); dan sekresi (penambahan toksin dan zat terlarut lainya dari cairan tubuh ke filtrat).

Fungsi dari organ ekskresi berkaitan dengan satu prinsip dasar, yaitu untuk mempertahankan lingkungan internal yang konstan, sejumlah zat yang masuk ke dalam suatu organisme harus seimbang dengan jumlah yang dikeluarkan. Fungsi utama dari sistem ekskresi, ialah:

1. Mempertahankan konsentrasi cairan;
2. Mempertahankan volume tubuh (konten cairan);
3. Mengeluarkan produk akhir metabolik;
4. Mengeluarkan substansi asing atau produk metabolismenya.

• Ginjal memiliki fungsi sebagai berikut:

1. Penyaringan darah dan mengeluarkan zat sisa metabolisme dalam bentuk urine;
2. Mengatur konsentrasi garam dan keseimbangan asam basah darah;
3. Mengatur tekanan darah dan mengatur keseimbangan air dalam tubuh;
4. Membuang kelebihan nutrien tertentu seperti gula dan asam amino ketika konsentrasinya meningkat dalam darah;
5. Mengeluarkan substansi asing dan berbahaya dari darah, seperti iodida, pigmen, obat-obatan dan bakteri.

• Paru-paru berfungsi mengerluarkan karbon dioksida dan uap air;
• Kulit berfungsi mengeluarkan keringat;
• Hati berfungsi dalam:

1. Pembentukan urea dan ammonia hasil pembongkaran protein dan pembentukan cairan empedu.
2. Sel-sel hati berperan dalam detoksifikasi banyak zat kimia beracun dan mempersiapkan limbah mertabolik untuk pembuangan.

Sistem Ekskresi pada Hewan

Hewan dapat dikelompokkan kedalam beberapa kategori, berdasarkan senyawa bernitrogen yang diekskresikannya, diantaranya ialah:

• Amonotelik merupakan kelompok hewan yang produk ekskresinya adalah ammonia. Contohnya: Echinodermata, Polichaeta, Cephalopoda, Bivalvia, Krustasea, invertebrata akuatik, Crocodilia dan ikan air tawar (beberapa Teleostei).
• Ureotelik merupakan kelompok hewan yang mengekskresi produk limbah nitrogennya dalam bentuk urea. Contohnya: Mamalia, Amfibia (dewasa), ikan Elasmobranchii, dan beberapa jenis kura-kura.
• Urikotelik merupakan hewan yang menekskresikan produk bernitrogennya dalam bentuk asam urat (uric acid). Contohnya: Insekta, Gastropoda terestrial, sebagian besar Reptil (kadal, ular dan beberapa jenis kura-kura), dan Burung.
• Guanotelik merupakan kelompok hewan yang produk ekskresinya adalah guanin. Contohnya: Arachnida.

Invertebrata

Tidak ada organ ekskresi spesifik yang telah diidentifikasi pada Coelenterata dan Echinodermata. Protozoa dan Porifera adalah dua kelompok hewan yang memiliki sistem ekskresi berupa vakuola kontraktil

Protozoa

Meskipun protozoa tidak mempunyai organ ekskresi terspesialisasi, zat sisa dikeluarkan melalui membran seluler. Eliminasi zat sisa melalui membran dilakukan dengan mekanisme osmosis, difusi, dan yang lainnya. Pada sejumlah spesies, vakuola kontraktil berperan sebagai organela ekskresi. Fungsi vakuola kontraktil pada Paramecium telah dipelajari dengan baik. Vakuola adalah vesikula terhubung dengan membran yang terbentuk sementara, yang mengumpulkan kelebihan jumlah air dan pembuangan pada permukaan organisme. Hanya protozoa air tawar yang memiliki mekanisme vakuola untuk regulasi zat sisa.

Platyhelminthes

Sistem ekskresi Planaria.

Platyhelminthes memiliki protonefridia sistem sel api yang berfungsi memfiltrasi cairan ekstraseluler dan mengekskresikan suatu cairan encer. Sistem ini juga berfungsi dalam osmoregulasi. Gerakan silia di dalam saluran sel api akan mendorong cairan ke saluran pengumpul dan akhirnya bermuara pada lubang pengeluaran.

Annelida

Cacing tanah mempunyai sistem eksresi berupa nefridium yang berujung terbuka di masing-masing segmen tubuhnya, kecuali pada tiga segmen pertama dan segmen terakhir. Setiap nefridium memiliki corong bersilia yang disebut nefrostom yang terdapat pada sekat pemisah antar segmen tubuh. Bagian belakang nefridium memiliki struktur yang melebar dan berakhir dengan sebuah lubang pengeluaran yang disebut nefridiofor.

Getaran silia pada nefrostom mengumpulkan cairan masuk ke dalam nefridia, zat-zat yang diperlukan tubuh kemudian diabsorpsi untuk diedarkan oleh pembuluh kapiler darah. Sementara zat sisa seperti air, senyawa nitrogen, dan garam-garam yang tidak diperlukan lagi dikeluarkan dari tubuh melalui nefridiofor.

Moluska

Pada moluska organ ekskresi adalah ginjal dan kelenjar perikardial. Ginjal merupakan organ mesodermal yang berkomunikasi dengan selom, sedangkan lapisan epitel perikardium mengandung jaringan berglandula yang berfungsi sebagai kelenjar perikardial. Pada cephalopoda, limbah bernitrogen dikeluarkan dalam bentuk guanin, sedangkan opisthobranchial dan Bivalvia masing-masing mengeluarkan asam urat dan urea.

Krustasea

Sistem ekskresi krustasea adalah kelenjar hijau (kelenjar antena) yang berpasangan (nefridium), yang terletak di bagian depan esofagus, yakni kepala bagian ventral. Masing-masing kelenjar hijau terdir dari kelenjar-kelenjar yang berwarna hijau, kantung dan saluran yang terbuka ke bagian luar melalui lubang pembuangan pada bagain dasar segmen antena.

Insekta

Insekta mempunyai alat ekskresi yang disebut buluh Malpighi yang terletak dekat usus bagian belakang. Pada serangga, tubula Malpighi berfungsi dalam osmoregulasi dan pembuangan limbah nitrogen dari hemolimfa. Buluh Malpighi mengambil zat-zat sisa pencernaan dalam bentuk cairan dari darah serangga. Zat sisa berupa nitrogen diubah menjadi asam urat, yang dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk pasta putih.

Vertebrata

Fungsi awal ginjal vertebrata adalah osmoregulasi. Bentuk dan fungsi nefron pada berbagai kelas vertebrata terutama berkaitan dengan kebutuhan untuk osmoregulasi dalam habitat hewan tersebut. Ekskresi limbah bernitrogen menjadi suatu fungsi kedua ginjal dalam rangkaian evolusi vertebrata.

Mamalia

Mamalia mengekskresikan urin yang paling hiperosmotik, seperti tikus dan kangguru dan mamalia lain yang beradaptasi hidup di habitat gurun, memiliki lengkung Henle yang sangat panjang. Lengkung Henle yang panjang berfungsi mempertahankan gradien osmotik yang tajam di ginjal, yang mengakibatkan urin menjadi semakin pekat ketika melewati dari korteks ke medula dalam duktus pengumpul. Sebaliknya berang-berang yang habitatnya di air tawar dan jarang mengalami permasalahan dehidrasi, mempunyai nefron dengan lengkung Henle yang sangat pendek sehingga menghasilkan urin yang sangat encer. Mamalia laut memiliki ginjal dengan kemampuan mengonsentrasi yang luar biasa, dan mengelola masalah garamnya dengan ekskresi ginjal.

Aves

Organ ekskresi pada burung berupa ginjal dan paru-paru. GInjal mengeluarkan nitrogen dalam bentuk asam urat (urikotelik), yang berwujud pasta putih. Sedangkan paru-paru mengeluarkan karbon dioksida. Unggas mempunyai ginjal dengan nefron jukstamedulari yang dikhususkan untuk penghematan air. Lengkung Henle pada nefron unggas lebih pendek dibandingkan dengan nefron mamalia. Sehingga ginjal burung tidak dapat memekatkan urin seperti osmolaritas yang dicapai oleh ginjal mamalia.

Reptil

Alat ekskresi pada reptil berupa ginjal dan paru-paru. Paru-paru mengeluarkan karbon dioksida. Ginjal mengeluarkan zat-zat sisa metabolisme dalam urine dan bermuara di kloaka. Ginjal reptilia hanya mempunyai nefron kortikal, menghasilkan urin yang isoosmotik dengan cairan tubuh. Akan tetapi, epitelium kloaka membantu menghemat cairan dengan cara menyerap kembali sebagian air yang ada di air dan feses. Reptilia terrestrial sebagian besar mengekskresikan limbah bernitrogen sebagai asam urat (urikotelik), yang membantu menghemat air. Beberapa reptil terestrial memiliki kelenjar garam di nasal yang mengeluarkan kelebihan natrium dan kalium. Sedangkan reptil laut mengeluarkan kelebihan garam melalui kelenjar garam dalam bentuk cairan natrium klorida yang pekat.

Amfibi

Alat ekskresi pada amfibi berupa ginjal dan paru-paru. Ginjal menghasilkan urine. Urine dikeluarkan melalui kantung kemih ke kloaka. Paru-paru mengeluarkan sisa pernapasan berupa karbon dioksida. Ketika katak berada dalam air tawar, kulitnya akan mengakumulasikan garam-garam tertentu dari air melalui transpor aktif, dan ginjal mengekskresikan urin encer. Ketika di darat, dehidrasi adalah permasalahan osmoregulasi yang paling mendesak, katak menghemat cairan tubuh dengan cara menyerap kembali air melewati epitelium kandung kemih. Larva katak mengekskresikan amonia, tetapi katak dewasa mengekskresikan asam urat.

Ikan

Alat ekskresi pada ikan berupa ginjal dan insang. Ginjal menghasilkan urine, yang mengandung nitrogen dalam bentuk ammonia (ammonotelik). Sedangkan insang mengeluarkan karbon dioksida sisa pernapasan. Ikan elasmobranchii memiliki ginjal yang berglomerulus dan urea esensial untuk mempertahankan keseimbangan osmotik. Ikan air tawar tubuhnya hiperosmotik dibandingkan dengan lingkungannya sehingga harus mengekskresikan kelebihan air. Nefron menghasilkan sejumlah besar urin yang sangat encer. Ikan air tawar menghemat garam-garam melalui reabsorpsi efisien ion-ion dari filtrat dalam nefron. Ikan teleostei yang hidup di laut, yang hipoosmotik dibandingkan dengan lingkungannya, menghadapi kondisi yang berlawanan dengan ikan di air tawar. Pada banyak spesies, nefron tidak mempunyai glomerulus dan kapsula Bowman, dan urin yang pekat terbentuk dengan cara mensekresikan ion-ion kedalam tubula ekskresi. Ginjal ikan air laut mengekskresikan sangat sedikit urin dan berfungsi utama utnuk mengeluarkan ion-ion Ca²⁺, Mg²⁺, dan SO₄^2-, yang diminum oleh ikan dari air laut secara terus menerus. Insang ikan laut terutama mengekskresikan ion Na⁺ dan Cl^-, dan sebagian besar limbah bernitrogennya dalam bentuk NH₄⁺ (ammonotelik).

Kelainan dan Penyakit

Ginjal

• Nefritis
• Batu ginjal
• Diabetes insipidus
• Hematuria
• Albuminaria
• Oliguria dan Poliuria

Paru-paru

• Bronkitis
• Asma

Kulit

• Infeksi kulit dapat menyebabkan eritema
• Dermatitis dan Eksim
• Urtikaria

Hati

• Hepatitis
• Penyumbatan pembuluh empedu oleh lemak atau batu empedu.