Materi

Sistem ekskresi adalah suatu proses pengeluaran zat-zat sisa hasil metabolisme tubuh yang sudah tidak diperlukan lagi dan racun dari tubuh. Apabila zat-zat tersebut tidak dikeluarkan maka zat tersebut dapat meracuni sel atau menghambat proses metabolisme dalam tubuh maka dari itu zat-zat tersebut perlu dikeluarkan agar terjaganya keseimbangan (homeostasis) tubuh secara osmoregulasi.

Organ ekskresi utama dalam tubuh manusia adalah ginjal, ureter, dan kandung kemih, yang terlibat dalam proses pembentukan dan pengeluaran urin. Serta organ lain seperti hati, kulit, dan paru-paru juga diperlukan untuk ekskresi zat beracun dan sisa metabolisme tertentu.

1. Kulit
   
   
   Gambar (1): Struktur Anatomi Kulit Manusia
   Sumber: Campbell et al. 2008
   
   
   Kulit adalah bagian dari tubuh yang melindungi atau membungkus seluruh bagian luar tubuh. Kulit sebagai ekskresi fokus pada pengeluaran kelenjar keringat. Kulit mengeluarkan keringat, zat-zat yang terkandung dalam keringat terdiri dari air tetapi juga sejumlah kecil mineral (seperti natrium, kalium, kalsium, dan magnesium), metabolit (seperti laktat, dan urea), dan obat-obatan farmasi yang tidak termetabolisme.
   
   
2. Hati (hepar)
   
   
   Gambar (2): Struktur Hati Manusia
   Sumber: Biology, Glenn and Susan Toole
   
   
   Hati merupakan organ tebesar di dalam tubuh dengan warna cokelat. Sebagai salah satu organ ekskresi, hati memecah zat dalam darah dan termasuk racun. Hati juga mengeluarkan bilirubin yang merupakan perombakan dari biliverdin yang berasal dari katabolisme hemoglobin.
   
   
3. Paru-paru (pulmo)
   
   
   Gambar (3): Struktur Paru-Paru Manusia
   Sumber: Home Health UK
   
   
   Paru-paru dalam sistem ekskresi berfungsi mengeskresikan zat sisa metabolisme yaitu dengan mengeluarkan karbondioksida (CO2) dan uap air (H2O) yang dihasilkan dari proses respirasi.
   
   
4. Ginjal (ren)
   
   
   Gambar (4): Struktur Ginjal Manusia
   Sumber: www.shutterstock.com
   
   
   Ginjal atau ren merupakan organ ekskresi yang paling utama dalam tubuh manusia. Ginjal berperan dalam mempertahankan homeostasis cairan tubuh.
   
   

Ginjal memiliki bentuk yang mirip dengan kacang merah, berjumlah dua buah (sepasang), dan terletak di dalam rongga perut bagian punggung atau di kedua sisi tulang belakang. Letak ginjal kiri lebih atas dibandingkan letak ginjal kanan 20 - 25%, darah dipompa jantung setiap menit melewati ginjal. Selama 24 jam ginjal dapat menyaring 170 liter darah.

Berdasarkan gambar di atas ini ginjal memiliki beberapa bagian seperti korteks (bagian luar), medula (tengah), dan bagian paling dalam yaitu pelvis. Pada korteks dan medula terdiri atas kurang lebih 1 juta nefron. Nefron merupakan unit struktural dan fungsional ginjal.

Berdasarkan strukturnya, nefron terdiri atas beberapa bagian yaitu,

1. Bagian glomerulus yaitu bagian yang berbentuk seperti anyaman kapiler yang terletak di dalam kapsula bowman. Bagian ini merupakan tahapan pertama proses pembentukan urine yakni proses filtrasi atau penyaringan darah.
2. Bagian tubulus merupakan bagian yang melingkar. Bagian tubulus ini terdiri atas tubulus kontortus proksimal atau saluran pertama, lengkung henle yang berbentuk "U", dan tubulus kontortus distal atau saluran kompleks (tubulus kedua). Tubulus kontortus distal yang berlekuk-lekuk akan bermuara pada tubulus pengumpul (kolektivus). Banyak nefron dari tubulus distal yang kemudian bergabung dengan tubulus pengumpul. Tubulus pengumpul inilah yang mengumpulkan urin dari nefron.
3. Lengkung henle ialah bagian saluran ginjal (tubulus) yang melengkung pada daerah medulla dan berhubungan dengan tubulus proksimal maupun tubulus distal di daerah korteks. Bagian lengkung Henle ada dua, yaitu lengkung Henle asendens (menanjak) dan lengkung Henle desendens (menurun).

Setiap hari, ± 1500 liter darah melewati ginjal untuk disaring, dan terbentuk ± 150 - 170 liter urin primer. Meskipun demikian, hanya 1 - 1,5 liter urin yang dikeluarkan. Banyak sedikitnya urin seseorang yang dikeluarkan tiap harinya dipengaruhi oleh zat-zat diuretik, suhu, konsentrasi darah, dan emosi.

Gambar (8): Proses Pembentukan Urin
Sumber: Dokumen Pribadi

Urin yang dikeluarkan dari tubuh manusia pada dasarnya melalui 3 tahapan penting, yaitu filtrasi (penyaringan darah), reabsorbsi (penyerapan kembali), dan augmentasi (pengumpulan dan penambahan zat-zat sisa yang terjadi di tubulus kontortus distal).

Gambar (9): Tabel Proses Pembentukan Urin
Sumber: www.ruangguru.com

1. Filtrasi (Penyaringan darah)
   Filtrasi merupakan tahapan pertama yang dilalui dalam pembentukan urin. Filtrasi atau proses penyaringan darah terjadi di antara glomerulus dan kapsula bowman. Darah disaring melalui dinding kapiler dan menghasilkan filtrat glomerulus (urin primer). Filtrat glomerulus atau urin primer mengandung air dan zat-zat seperti asam amino, glukosa, klorida, natrium, kalium, fosfat, urea, asam urat dan kreatinin.
   
   
2. Reabsorbsi (Penyerapan kembali)
   Filtrat glomerulus (urine primer) dari proses filtrasi kemudian melalui proses reabsorbsi. Proses reabsorbsi terjadi di tubulus kontortus proksimal dan juga lengkung henle. Adapun zat-zat yang diserap kembali pada bagian tubulus kontortus proksimal adalah glukosa, asam amino, vitamin, laktat, dan asam urat. Sedangkan pada bagian lengkung henle, zat-zat yang diserap kembali adalah air, natrium, klorin, dan kalium. Dalam urine sekunder tidak ditemukan zat-zat yang masih dibutuhkan tubuh dan kadar urine meningkat dibandingkan di dalam urine primer. Sehingga pada tahapan ini dihasilkan urin sekunder yang di dalamnya terkandung beberapa zat berupa air, garam, urea, dan pigmen empedu.
   
   
3. Augmentasi
   Augmentasi adalah proses pengumpulan dan penambahan zat-zat sisa yang terjadi di tubulus kontortus distal. Pada proses ini urine sekunder akan dibawa menuju tubulus kontortus distal dan dikumpulkan di tubulus kolektivus atau tubulus pengumpul. Di dalam saluran ini terjadi proses penambahan zat-zat sisa yang tidak bermanfaat bagi tubuh. Kemudian, urin yang sesungguhnya masuk ke kandung kemih (vesika urinaria) melalui ureter. Selanjutnya, terjadi proses sekresi atau pengeluaran dimana urin tersebut akan dikeluarkan dari tubuh melalui uretra. Pada saat melewati lengkung henle desenden, air berosmosis keluar tergantung dari kondisi pekat encernya darah. Sehingga volume urin sekunder menurun dan menjadi pekat. Pada tahapan ini urine yang dikeluarkan berupa urine sesungguhnya yang terkandung air, urea, asam urat, amonia, kreatinin, asam laktat, asam fosfat, asam sulfat, klorida, vitamin C, obat-obatan.
   
   

Urin yang dihasilkan dari proses sistem ekskresi dapat dibedakan menjadi beberapa karakteristik, hal itu menunjukkan kesehatan dari orang tersebut. adapun karakteristik tersebut diantaranya sebagai berikut.

Gambar (10): Warna dan Keadaan Urin Manusia
Sumber: www.honestdocs.id

Warna pada urin umumnya berkisar dari warna kuning pucat hingga kuning tua. Pewarnaan ini terutama disebabkan oleh adanya pigmen urokrom yang juga dikenal sebagai urobilin.
Beberapa faktor yang mempengaruhi warna urin diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Diet, Vitamin, dan Mineral
   Pola makanan sehari-hari seperti halnya diet dengan mengkonsumsi makanan alami yang mengandung pigmen alami dan memakan-makanan berat pada urin karena mengandung pewarna makanan dalam jumlah tinggi dapat menghasilkan warna yang berbeda-beda pada urin. Sama halmya dengan mengkonsumsi vitamin B dapat menyebabkan urine berubah warna kuning kehijauan, vitamin B biasanya terdapat pada suplemen atau multivitamin, selain itu konsumsi vitamin C berlebih juga akan mempengaruhi warna urin menjadi berwarna kuning tua atau oranye.
2. Excercise/Olahraga
   Olahraga tanpa hidrasi yang tepat dapat menyebabkan dehidrasi dan warna urin yang kuning atau coklat pekat seperti warna teh.
3. Obat-obatan
   Mengkonsumsi obat-obatan baik yang dijual bebas atau dengan resep dokter dapat mempengaruhi warna urin menjadi lebih cerah, contoh obat phenazopyridine (Pyridium) umumnya digunakan untuk mengobati ketidaknyamanan yang terkait dengan infeksi saluran kemih (ISK). Efek samping yang umum dari penggunaannya adalah urin berwarna oranye.
4. Kondisi Medis
   Perubahan warna urin juga dapat disebabkan karena adalanya gangguan atau masalah pada fungsi hati, ginjal, atau kandung kemih. Apabila warna urin keruh atau mengeluarkan bau yang tajam, hal ini dapat memungkinkan adanya infeksi pada kandung kemih atau ginjal. Keadaan ini dapat diiringi dengan gejala seperti nyeri saat buang air kecil, demam, muntah, atau nyeri punggung.

1. Urin normal
   
   

   
   
   

   • Urin normal adalah urin yang tidak memiliki bau yang pekat atau tidak memiliki aroma tertentu. Warna dari urin normal dapat berkisar dari kuning pucat hingga kuning sedikit kecoklatan. Urin dengan warna ini menandakan bahwa tubuh sudah terhidrasi dengan cukup baik.
   • Urin normal mengandung air, urea, garam organik, kreatinin, amonia, dan zat pewarna urine dengan kadar yang normal. 95% kandungan urine paling banyak berupa air. Sisanya terdiri atas senyawa organik dan anorganik.
   • Urin yang normal juga ditentukan dari apa yang telah dikonsumsi sehari-hari. Semakin banyak cairan yang dikonsumsi, maka warna urin dapat semakin muda atau bening. Namun apabila tubuh kurang terdehidrasi maka warna urin jadi lebih kuning tua atau gelap.
   • Jumlah urin normal per hari dapat berkisar antara 800 ml hingga 2.000 ml. Jumlah urin dapat berkurang jika tubuh kekurangan cairan atau terdapat masalah pada ginjal. Sebaliknya apabila jumlah urin dapat meningkat yaitu dapat disebabkan karena terlalu banyak minum, diabetes, mengkonsumsi obat tertentu, atau terdapat penyakit ginjal.
   
   
   
2. Urin yang terdapat amonia
   
   

   
   
   

   • Urin yang terkandung amonia berwarna kuning kecoklatan atau kuning pekat dan memiliki bau khas amonia yang menyengat. Namun pada dasarnya bau amonia pada urin adalah hal yang normal selama bau tersebut tidak menyengat dan diikuti dengan indikator lain seperti warna dan konsentrasi urin yang sangat pekat. Bau amonia yang ditimbulkan juga dapat menunjukkan adanya bakteri di sekitaran sistem kemih dan kemungkinan besar di uretra, ginjal, atau kandung kemih.
   • Urin yang memiliki keadaan seperti ini terjadi ketika bahan kimia dalam urin terkonsentrasi karena kekurangan air. Hal ini juga dapat menjadi pertanda bahwa tubuh mengalami dehidrasi.
   • Menguji bau amonia dari hasil penguraian urea dalam urin yaitu dengan memanaskan terlebih dahulu urin hingga mendidih kemudian diketahui bagaimana baunya, apabila saat urin diberi perlakuan seperti itu ditandai dengan bau pesing, maka hal tersebut dikarenakan billirubin dan billiverdin bekerja. Amonia terdapat di dalam urin karena berasal dari deaminasi asam amino yang terjadi terutama di dalam hati, tetapi di dalam ginjal juga terjadi pula proses deaminasi amonia (NH3) yang berasal dari pembongkaran protein dan berbahaya bagi sel. Oleh karena itu amonia harus dikeluarkan dari tubuh namun sebelum dikeluarkan harus dirombak dahulu menjadi urea.
   
   
   
3. Urin yang terdapat protein
   
   

   
   
   

   • Urin yang terkandung protein adalah salah satu indikator berbahaya pada tubuh yaitu gangguan pada fungsi penyaringan ginjal. Urin yang didalamnya terkandung protein dalam urin dinamakan albuminuria atau proteinuria, salah satu jenis penyakitnya dapat berupa sindrom nefrotik. Adanya kandungan protein pada urin dikarenakan terjadinya kelainan pada ginjal saat tahapan filtrasi atau penyaringan darah dari glomerulus.
   • Pada dasarnya untuk mengecek adanya kandungan protein pada urin dapat dilakukan dengan uji analisis kandungan urin menggunakan reagen biuret. Reagen biuret mengandung Kalium Hidroksida (KOH), dan Tembaga (II) Sulfat (CuSO₄), Kalium Natritum Tartrat (KNaC₄H₄O₆•4H₂O). Urin yang positif mengandung protein saat diuji dengan menggunakan reagen biuret akan membentuk kompleks berwarna biru gelap atau ungu. Reaksi tersebut terjadi karena dalam suasana basa, CuSO4 dalam reagen biuret akan bereaksi dengan senyawa yang mengandung dua atau lebih ikatan peptida sehingga membentuk kompleks berwarna ungu. Kompleks warna ungu terjadi karena adanya reaksi N dari Peptida dan O dari air. Intensitas warna biru dalam larutan sebanding dengan konsentrasi molekul peptida atau protein. Oleh karena itu, apabila semakin panjang ikatan peptida/kadar protein di dalam urin maka semakin intensif warna ungu/biru tua yang dihasilkan dari hasil reaksi dengan larutan biuret.
   
   
   
4. Urin yang terdapat glukosa
   
   

   
   
   

   • Urin yang terkandung glukosa seharusnya tidak terjadi karena normalnya ginjal akan menyerap gula kembali ke pembuluh darah, bukan dikeluarkan melalui urin. Urin yang terkandung glukosa terjadi karena adanya kelainan pada ginjal saat tahapan filtrasi dan reabsorpsi (penyerapan kembali) pada bagian tubulus kontortus proksimal. Hal ini dikarenakan dalam urin yang normal seharusnya tidak ditemukan glukosa karena pada tubulus ginjal akan dilakukan proses reabsorpsi molekul glukosa untuk kembali masuk ke dalam sirkulasi darah.
   • Urin yang mengandung glukosa dinamakan glikosuria. Glikosuria adalah keadaan dimana adanya glukosa di urin yang disebabkan karena tingginya kadar glukosa dalam darah (hiperglikemia) sehingga keluar bersamaan dengan urin. Diabetes miletus merupakan contoh penyakit yang paling sering dijumpai dimana pada urinnya terdapat glukosa berlebih.
   • Pada dasarnya untuk mengecek adanya kandungan glukosa pada urin dapat dilakukan dengan uji analisis kandungan urin menggunakan reagen benedict. Reagen benedict mengandung Pentahidrat dari Tembaga (II) Sulfat (CuSO₄), Natrium Sitrat (Na₃C₆H₅O), dan Natrium Karbonat (Na₂CO₃). Urin yang terkandung glukosa saat diuji dengan menambahkan reagen benedict pada urin akan membuat larutan tersebut menjadu berwarna biru, kemudian larutan tersebut dipanaskan. Pemanasan yang dilakukan bertujuan untuk mempercepat reaksi. Setelah dipanaskan, dalam larutan yang berwarna biru, pada bagian dasar tabung reaksi akan terbentuk endapan merah bata yang menunjukkan uji positif perubahan warna campuran urin dengan larutan benedict yang telah dipanaskan. Pada prinsipnya pemeriksaan glukosa urin dengan metode benedict memanfaatkan sifat glukosa sebagai zat pereduksi. Reagen benedict mengandung garam cupri/ cuprisulfat dimana jika ditambahkan urin yang mengandung glukosa dan dipanaskan akan berubah menjadi cuprosulfat yang ditandai dengan adanya perubahan warna dan kekeruhan pada reagen benedict.

Arif Priadi, Yanti Herlanti, Parulian. (2016). Biologi untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Penerbit Yudisthira.

Biologydictionary.net. (2021, 15 Januari). Excretory System. Diakses pada 8 Agustus 2023, dari https://biologydictionary.net/excretory-system/

Chen, Y. L., Kuan, W. H., & Liu, C. L. (2020). Comparative study of the composition of sweat from eccrine and apocrine sweat glands during exercise and in heat. International journal of environmental research and public health, 17(10), 3377.

Kusuma, N. R. (2020). Modul Pembelajaran Biologi SMA Kelas XI: Sistem Ekskresi.

microbiologyinfo.com. (2022, 10 Agustus). Benedict’s Test- Principle, Composition, Preparation, Procedure and Result Interpretation. Diakses pada 8 Agustus 2023, dari https://microbiologyinfo.com/benedicts-test-principle-composition-preparation-procedure-and-result-interpretation/

Rachmawati, F., Urifah, N., & Wijayati, A. (2009). Biologi: untuk SMA/MA Kelas XI Program IPA. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.

Utari, W. (2022). Gambaran Hasil Pemeriksaan Kadar Glukosa Urine dengan Metode Benedict pada Ibu Hamil Trimester II Dan III Di Wilayah Kerja Puskesmas Poasia. Doctoral dissertation, Poltekkes Kemenkes Kendari.

www.honestdocs.id. (2020, 24 April). 3 Proses Pembentukan Urine dalam Tubuh. Diakses pada 8 Agustus 2023, dari https://www.honestdocs.id/proses-pembentukan-urine

www.onlinebiologynotes.com. (2018, 20 April). Biuret test-Principle, Requirements, Reagents, Preparation, Procedure and Result. Diakses pada 8 Agustus 2023, dari https://www.onlinebiologynotes.com/biuret-test-principle-requirements-reagents-preparation-procedure-and-result/.