Struktur dan Fungsi Sistem Ekskresi pada Manusia

Sistem ekskresi adalah sistem pembuangan zat-zat sisa pada makhluk hidup seperti karbon dioksida, urea, racun dan lainnya. Seperti halnya sampah yang perlu dibuang dari dalam rumah, tubuh kita pun harus membuang sampah dari dalam tubuh agar tetap sehat. Jika tubuh tidak mengeluarkan zat sisa maka akan bersifat meracuni tubuh sehingga akan merusak berbagai organ dalam tubuh bahkan dapat berujung pada kematian.  Tubuh memiliki sistem tersendiri untuk mengatur kondisinya. Sistem ini berfungsi untuk mengeluarkan zat sisa dalam tubuh. Sistem ekskresi pada manusia melibatkan organ ekskresi berupa ginjal, kulit, paru-paru, dan hati. Zat sisa yang dikeluarkan dari organ-organ tersebut merupakan bahan sisa dari proses metabolisme.

1. Ginjal

Ginjal disebut juga ren berbentuk seperti biji kacang merah. Ginjal terletak di kanan dan kiri tulang pinggang, yaitu di dalam rongga perut pada dinding tubuh bagian belakang (dorsal). Ginjal sebelah kiri letaknya lebih tinggi daripada ginjal sebelah kanan. Ginjal berfungsi untuk menyaring darah yang mengandung limbah sisa metabolisme dari sel. Ginjal berwarna merah karena banyak darah yang masuk ke dalam ginjal. Darah akan masuk ke dalam ginjal melalui arteri besar dan akan keluar dari ginjal melalui pembuluh vena besar.

Apabila sebuah ginjal dipotong melintang, maka akan tampak tiga lapisan, dimana bagian luar disebut korteks atau kulit ginjal, di bawahnya ada medula atau sumsum ginjal dan di bagian dalam berupa rongga yang disebut rongga ginjal atau pelvis renalis.

Ginjal tersusun atas lebih kurang 1 juta alat penyaring atau nefron. Nefron merupakan satuan struktural dan fungsional ginjal. Sebuah nefron terdiri atas sebuah komponen penyaring atau badan Malphigi yang dilanjutkan oleh saluran-saluran (tubulus). Setiap badan malphigi mengandung gulungan kapiler darah yang disebut glomerulus yang berada dalam kapsula Bowman. Pada bagian inilah proses penyaringan darah dimulai.

Medula (sumsum ginjal) tersusun atas saluran-saluran yang merupakan kelanjutan dari badan malpighi dan saluran yang ada di bagian korteks. Saluran-saluran itu adalah tubulus kontortus proksimal, tubulus kontortus distal, tubulus pengumpul, dan lengkung henle yang terdapat pada medula. Lengkung henle adalah bagian saluran ginjal yang melengkung pada daerah medula dan berhubungan dengan tubulus proksimal dan tubulus distal di daerah korteks. Pelvis renalis atau rongga ginjal berfungsi sebagai penampung urin sementara sebelum dikeluarkan melalui ureter. Proses pembentukan urin di dalam ginjal melalui tiga tahapan. Ketiga tahapan tersebut adalah sebagai berikut.

1. Pada proses pembentukan urin, darah mengalir dari arteri ginjal masuk ke dalam glomerulus yang berisi kapiler-kapiler darah. Pada bagian ini akan terjadi penyaringan pertama yang kemudian akan disimpan di dalam kapsula Bowman. Ketika darah masuk ke glomerulus, tekanan darah menjadi tinggi sehingga mendorong air dan komponen-komponen melalui pori-pori kapiler yang akan menghasilkan filtrat. Cairan hasil penyaringan tersebut, tersusun dari urea, glukosa air, dan ion-ion anorganik, seperti natrium, kalium, kalsium, dan klor. Darah dan protein tetap tinggal di dalam kapiler darah karena tidak dapat menembus pori-pori glomerulus. Cairan yang tertampung di kapsula Bowman disebut urin primer, tahapan ini disebut filtrasi.
2. Setelah tahap filtrasi, urin primer masuk ke tubulus kontortus proksimal. Maka di tubulus kontortus proksimal terjadi proses penyerapan kembali, yaitu zat-zat yang masih diperlukan oleh tubuh. Zat yang diserap kembali adalah glukosa, air, asam amino, dan ion-ion organik. Sedangkan urea hanya sedikit yang diserap kembali. Bagaimana penyerapan yang terjadi di dalam tubulus kontortus proksimal? Garam di dalam urin primer akan berdifusi ke dalam sel-sel epitel pada dinding-dinding ginjal. Saat garam bergerak ke dalam sel, air akan masuk juga dengan cara osmosis, yang kemudian akan masuk ke dalam pembuluh darah. Glukosa, asam amino, ion kalium, dan zat-zat yang masih dibutuhkan oleh tubuh juga diangkut ke dalam sel dan kemudian ke dalam kapiler darah di dalam ginjal. Cairan yang dihasilkan dari proses reabsorbsi disebut urin sekunder. Hasil dari reabsobsi ini yang berupa urin sekunder mengandung air, garam, urea, dan pigmen empedu. Pigmen empedu akan memberikan warna pada urin sedangkan urea akan menimbulkan bau pada urin. Tahapan ini disebut tahap reabsorbsi.
3. Urin sekunder bergerak ke tubulus kontotus distal dan juga di saluran pengumpul. Pada bagian ini juga masih ada proses penyerapan ion natrium, klor dan urea. Cairan yang dihasilkan sudah keluar yang merupakan urin sesungguhnya dan kemudian disalurkan ke rongga ginjal. Tahapan ini disebut augmentasi.

Urin yang terbentuk dan terkumpul akan dibuang melalui ureter, kandung kemih, dan uretra. Urin akan masuk ke dalam kandung kemih yang merupakan tempat menyimpan urin sementara. Kandung kemih memiliki dinding yang elastis. Kandung kemih mampu meregang untuk dapat menampung 0,5 L urin. Kandung kemih ketika kosong akan tampak keriput, berbeda ketika kandung kemih terisi akan tampak seperti balon yang ditiup. Kandung kemih dilapisi oleh sel-sel epitel yang tebal.

Urin di dalam kandung kemih akan keluar melalui uretra. Proses keluarnya urin disebabkan oleh adanya tekanan di dalam kandung kemih. Tekanan pada kandung kemih selain disebabkan oleh pengaruh saraf juga disebabkan oleh adanya kontraksi otot perut dan organ-organ yang menekan kandung kemih, sehingga urin dapat keluar dari tubuh kita.

2. Kulit
Kulit selain disebut sebagai organ ekskresi, juga berfungsi untuk melindungi jaringan di bawahnya dari kerusakan-kerusakan fisik karena gesekan, penyinaran, kuman-kuman, dan zat kimia. Selain itu, juga berfungsi untuk mengurangi kehilangan air, mengatur suhu tubuh, dan menerima rangsangan dari luar.

Berdasarkan gambar tersebut, kulit terdiri atas lapisan epidermis (kulit ari), dermis dan hipodermis. Epidermis dan dermis tersusun atas 3 lapisan, yaitu stratum korneum yang mati dan selalu mengelupas, lapisan stratum lusidum, lapisan stratum granulosum yang mengandung pigmen. Di bawah lapisan tanduk terdapat lapisan stratum germinativum yang terus-menerus membentuk sel-sel baru ke arah luar pada epidermis. Lapisan atas yang disebut dengan lapisan tanduk tidak terdapat pembuluh darah, serabut saraf, dan lapisan malpighi. Pada lapisan dermis terdapat otot penggerak rambut, pembuluh darah dan limfa, indera, kelenjar minyak serta kelenjar keringat.

Kelenjar keringat terdapat pada kulit, berbentuk pembuluh panjang, yang terletak memanjang dari lapisan malpighi hingga ke bagian dermis. Pangkal kelenjar ini menggulung dan berhubungan dengan kapiler darah dan serabut saraf simpatik. Saraf simpatik merupakan salah satu saraf otonom/sistem saraf tak sadar. Sistem saraf ini akan bekerja tanpa diperintah oleh sistem saraf pusat dan terletak pada sumsum tulang belakang.

Berdasarkan kerjanya saraf otonom, dibedakan menjadi dua, yaitu saraf simpatik dan parasimpatik. Saraf simpatik dan parasimpatik bekerja secara berlawanan. Saraf simpatik akan meningkatkan kerja kelenjar keringat, sehingga merangsang produksi keringat. Kapiler darah dan kelenjar keringat akan menyerap air dengan larutan NaCl dan sedikit urea. Air beserta larutannya akan dikeluarkan menuju pori-pori kulit.

Tubuh memiliki kemampuan untuk mengatur berapa banyak jumlah air yang harus dikeluarkan oleh tubuh agar jumlah air di dalam darah tetap seimbang. Cairan yang ada di dalam tubuh haruslah tetap seimbang dan harus tetap mempertahankan tekanan dalam darah. Jumlah air di dalam darah akan diatur oleh bagian hipotalamus. Ketika otak mendeteksi bahwa di dalam darah terlalu banyak air, maka hipotalamus akan melepaskan sejumlah hormon yang mendorong ginjal untuk meningkatkan jumlah urin yang dikeluarkan. Begitu pula ketika suhu udara panas di siang hari, ketika jumlah cairan di dalam darah tinggi, maka hipotalamus akan mengeluarkan hormon tertentu dan memberikan signal pada kelenjar keringat yang ada di dalam kulit untuk memproduksi keringat yang lebih banyak.

Otak akan mengatur kapan terjadi pengeluaran zat sisa melalui ginjal dalam bentuk urin atau melalui kulit dalam bentuk keringat. Pengaturan dilakukan oleh otak dengan mengirim signal ke ginjal atau ke kelenjar keringat pada kulit. Selain sebagai alat ekskresi, kulit juga berfungsi sebagai pengatur suhu tubuh, tempat penyimpanan cadangan makanan berupa lemak atau adiposa, pelindung untuk mengurangi hilangnya air dalam tubuh (melalui proses pengaturan pengeluaran urin dan keringat), serta melindungi tubuh dari gesekan, panas, zat kimia, dan kuman-kuman.

3. Paru-paru
Fungsi utama paru-paru yaitu untuk pertukaran gas antara darah dan atmosfer. Pertukaran gas tersebut bertujuan untuk menyediakan oksigen bagi jaringan dan mengeluarkan karbon dioksida. Udara masuk ke paru-paru melalui sistem berupa pipa yang menyempit (bronchi dan bronkiolus) yang bercabang di kedua belah paru-paru utama (trachea). Pipa tersebut berakhir di gelembung-gelembung paru-paru (alveoli) yang merupakan kantong udara terakhir dimana oksigen dan karbondioksida dipindahkan dari tempat dimana darah mengalir.

Selain berfungsi sebagai alat pernapasan, paru-paru juga berfungsi sebagai alat ekskresi. Oksigen di udara yang memasuki alveolus akan berdifusi dengan cepat melintasi epitelium ke dalam kumpulan kapiler yang mengelilingi alveolus, sehingga karbondioksida akan berdifusi dengan arah yang sebaliknya. Darah pada alveolus akan mengikat oksigen dan mengangkutnya ke sel-sel jaringan. Dalam jaringan, darah mengikat karbondioksida (CO2) untuk dikeluarkan bersama H2O yang dikeluarkan dalam bentuk uap air. Reaksi kimia tersebut secara ringkas dapat kita tuliskan.

Aliran udara dalam alveolus terjadi karena perbedaan tekanan udara di atmosfer dengan udara di dalam alveolus. Perbedaan ini disebabkan oleh perubahan volume rongga dada dan rongga perut akibat gerakan kontraksi dan relaksasi otot dada dan otot perut. Pada saat inspirasi, tekanan udara paru-paru lebih rendah 1-2 mmHg dibandingkan tekanan udara di atmosfer dan sebaliknya pada saat ekspirasi tekanan udara paru-paru lebih tinggi 2-3 mmHg dibandingkan dengan tekanan udara atmosfer.

Bagian Paru-paru

1. Bronkus
Bronkus adalah saluran yang terdapat pada rongga dada dan merupakan hasil dari percabangan trakea (tenggorokan) yang menghubungkan paru-paru bagian kiri dengan paru-paru bagian kanan. Bronkus bagian kanan memiliki bentuk yang lebih lebar, pendek serta lebih lurus, sedangkan bronkus bagian kiri memiliki ukuran lebih besar yang panjangnya sekitar 5cm. Jika dilihat dari asalnya bronkus dibagi menjadi dua, yaitu bronkus premier dan bronkus sekunder.

Bronkus Primer yaitu saluran yang berasal dari percabangan trakea (saluran utama pernapasan).  Percabangan ini dimulai dari titik hilum (ujung tulang dada). Bronkus primer berjumlah 2, ke kiri dan ke kanan. Secara umum struktur bronkus primer serupa dengan struktur trakea. Bronkus primer berada di dalam rongga dada.

Bronkus Sekunder merupakan saluran yang berasal dari percabangan bronkus primer. Bronkus sekunder menjadi cabang utama pada tiap-tiap lobus paru-paru. Bronkus ini memiliki ukuran yang lebih kecil dibanding dengan bronkus primer dan lebih tipis lapisan selnya. Bronkus primer kanan membentuk percabangan sebanyak 3 bronkus sekunder sementara bronkus primer sebelah kiri hanya membentuk 2 bronkus sekunder. Perbedaan jumlah bronkus ini sesuai dengan jumlah lobus paru-paru. Jumlah paru-paru sebelah kanan adalah sebanyak 3 lobus, sementara paru-paru kiri hanya 2 lobus (ruang) dan berbagi ruang dengan jantung.

2. Bronkiolus
Bronkiolus yang terlatak tepat di ujung bronkus adalah bagian dari percabangan saluran udara dari bronkus yang ada di paru-paru. Bronkiolus ini memiliki diameter kurang lebih 1 mm atau bahkan lebih kecil dan ukuran ini selalu berubah-ubah, menyesuaikan tekanan udara yang masuk. Bronkiolus berguma untuk menghantarkan udara dari bronkus masuk menuju ke alveoli juga sebagai pengontrol jumlah udara yang nantinya akan di distribusikan melalui paru-paru oleh konstriksi (menyempit) dan dilatasi (melebar).

3. Alveolus
Alveolus adalah kantung kecil yang terletak di dalam paru-paru yang memungkinkan oksigen dan karbon dioksida untuk bisa bergerak di antara paru-paru dan aliran darah. Di dalam tubuh manusia terdapat kurang lebih hampir 300 juta alveoli untuk menyerap oksigen yang berasal dari udara. Alveolus berfungsi untuk pertukaran karbon dioksida (CO2) dengan oksigen (O2).

4. Pleura
Pleura adalah selaput yang fungsinya membungkus paru-paru serta melindungi paru-paru dari gesekan-gesekan yang ada selama proses terjadinya respirasi. Ada dua lapisan pada Pleura paru-paru manusia diantarnya adalah :

1. Pleura visceral. Pleura ini adalah Pleura bagian dalam yang membungkus langsung paru-paru
2. Pleura parietal. Pleura ini adalah selaput pleura bagian luar yang menempel di rongga dada

5. Trakea
Trakea (tenggorokan) adalah bagian paru-paru yang berfungsi menghubungkan larynk dengan bronkus. Trakea pada manusia teridiri dari jaringan tulang rawan yang dilapisi oleh sel bersilia. Silia yang terdapat pada trakea ini berguna untuk menyaring udara yang akan masuk ke dalam paru-paru.

6. Diafragma
Diafragma adalah struktur yang berbentuk seperti kubah yang memisahkan antara rongga toraks dengan rongga abdomen dan terletak tepat di bawah dasar paru-paru. Diafragma berguna sekali untuk pernapasan. Ketika menarik napas, rongga dada akan mengembang serta diafragma akan berkontraksi menjadi lebih datar. Ini lah yang memudahkan udara (oksigen) bergerak masuk ke dalam paru-paru karena tekanan pada rongga dada turun mendadak. Dan ketika menghembuskan ataupun mengeluarkan napas, otomatis diafragma akan mengendur sehingga menjadikan ukuran paru-paru ikut mengecil. Ini yang membuat Tekanan udara dalam rongga dada meningkat dan udara mengalir keluar.

4. Hati
Hati selain sebagai organ dalam sistem pencernaan makanan, juga sebagai organ dalam sistem ekskresi. Mengapa? Karena hati berperan dalam merombak sel darah merah yang telah tua dan rusak. Pengubahan dilakukan oleh sel-sel khusus yang disebut sel histosit. Sel darah merah oleh histosit dipecah menjadi zat besi, globin, dan hemin.

Zat besi diambil dan disimpan dalam hati untuk dikembalikan ke sumsum tulang. Globin digunakan untuk metabolisme protein yang nantinya digunakan untuk membentuk hemoglobin (Hb) baru, sedangkan hemin diubah menjadi zat warna empedu berwarna hijau kebiruan yang disebut dengan bilirubin dan biliverdin.

Zat warna empedu dikeluarkan ke usus dua belas jari dan dioksidasi menjadi urobilin. Urobilin berwarna kuning cokelat yang berperan memberi warna pada feses dan urin. Hati mengekskresikan empedu yang berupa cairan yang mengandung kolesterol, garam mineral, garam empedu, serta pigmen bilirubin dan biliverdin. Organ hati juga berfungsi menguraikan asam amino dan dari penguraiannya akan menghasilkan zat sisa urea yang bersifat racun bagi tubuh kita. Urea dari dalam hati akan dikeluarkan dan diangkut ke ginjal untuk dikeluarkan bersama urin.