SISTEM URINARIA LKM
Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisiologi Hewan dan Manusia yang diampu oleh Ibu Nuning Wulandari, S.Si, M.Si.
Kelompok 4 Offering C 2016: Aisyah Siti F (160341606039) Destha Ramadanty P (160341606015) Elviana Nur’aini (160341606014) Firmansyah Bagus M (160341606044) Khoirotul Ainiyah (160341606076) Zaha Husnul Khitami (160341606074)
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI
1. a. Jelaskan struktur nefron ! Jawab:
Nefron merupakan unit fungsional dari ginjal. Pada ginjal orang dewasa yang sehat tedapat 1 juta nefron (2 ginjal=2 jutanefron). Setiap nefron terdiri atas badan malpighi(renal corpuscle), glomerulus, kapsula bowman, tubulus kontortus
proksimal, bagian tipis dan tebal lengkung henle, tubulus kontortus distal, dan tublus kolektivus.
Badan Malpighi: terdiri atas berkas kapiler yang disebut glomerulus yang dikelilingi kapsula bowman. Lembaran dalam yang menutupi kapiler glomerulus dinamakanlapisan visceral, lembaran luar membentuk batas luar tebal Malpighi disebut lapisan parietal kapsula bowman yang dilapisi sel epitel gepeng.Antara dua lapisan terdapat ruang kapsula yang menerima filtrat. setiap badan malpighi mempunyai kutub vaskuler tempat arteri aferen keluar meninggalkan glomerulus dan kutub urinarius, tempat tubulus proksimal dimulai. Lapisan parietal yang berdinding selapis sel epitel gepeng saat sampai di kutub urinaria epitel berubah epitel kuboid. Lapisan viseral mengalami modifikasi dan sel internal mempunyai badan sel yang muncul beberapa tonjolan primer. Setiap tonjolan primer punya tonjolan sekunder yang menutupi kapiler glomerulus.
Antara sel-sel endotel kapiler dan podosit terdapat lubang disebut lapisan basalis. Disamping sel endotel dan podosoid, kapiler glomerulus mempunyai sel mesangial yang bersifat kontraktil dan berperan dalam regulasi filtrasi, mensekresi senyawa, mengambil kompleks imun dan terlibat dalam produksi penyaki glomerulus, serta sebagai makrofag dan membersihkan lamina basalis dari zat yang tertimbun dalam matriks.
Glomerulus mempunyai fungsi yaitu tempat peyaringan darah yang akan menyaring garam, air, asam amno, glukosa, dan urea. Menghasilkan urine primer.
Kapsula Bowman yaitu semacam kantung atau kapsul yang membungkus glomerulus., ditemukan oleh Sir William Bowman. Fungsinya adalah untuk mengumpulkan cairan hasil penyaringan glomerulus.
Tubulus Kontortus Proksimal manusia panjangnya sekitar 15 mm, dengan diameter 55nm. dindingnya dibentuk oleh selapis sel tunggal kuboid yang saling menjalin da disatukan oleh tautan kedap apikal. pada apeks sel yang menghadap ke lumen tubulus terdapat banyak mikrovili yang panjangnya 1nm, bentukan ini dinamakan brush border(batas sikat) yang berfungsi membantu absorpsi zat-zat (peptida, glukosa) yang keluar dari darah selama filtrasi.
Tubulus proksimal berakhir dengan segmen tipis pars desenden lengkung henle yang mempunyai sel epitel gepeng yang tipis. segmen tipis ini berakhir dalam segmen tebal pars asenden yang selnya berbentuk kuboid dan mengandug mitokondria. pars asenden tebal lengkung henle mencapai glomerulus dan tubulus berdekatan dengan arteriol aferen dan eferen, dimana dinding arteriol aferen mengandung sel pensekresi renin. pada titik ini epitel tubulus dimodifikasi membentuk makula densa. sel jukstaglomerulus atau pensekresi renin, makula densa dan sel lapis bergranula bersama-sama dikenal sebagai aparatus jukstaglomerulus.
Tubulus Kontortus Distal, epitel kuboidnya lebih rendah daripada tubulus proksimal, mempunyai sedikit mikrovili. tubulus distal bersatu membentuk tubulus koligen yang berjalan melewati korteks dan medula renalis yang akan bermuara di pelvis renalis pada apeks piramid medula.
Tubulus Kolektivus adalah tabung sempit panjang dalam ginjal yang menampung urin dari nefron, untuk disalurkan ke pelvis menuju kandung kemih. Fungsi tubulus kolektivus adalah mengumpulkan urin dari beberapa tubulus kontortus proksimal lalu dibawa ke pelvis.
b. Mengapa nefron disebut unit fungsional dari ginjal ! Jawab :
Unit kerja fungsional ginjal disebut sebagai nefron. Dalam setiap ginjal terdapat sekitar 1 juta nefron yang pada dasarnya mempunyai struktur dan fungsi yang sama. Dengan demikian, kerja ginjal dapat dianggap sebagai jumlah total dari fungsi semua nefron tersebut (Price dan Wilson, 2006). Setiap nefron terdiri atas bagian yang melebar yakni korpuskel renalis, tubulus kontortus proksimal, segmen tipis, dan tebal ansa henle, tubulus kontortus distal, dan duktus koligentes (Junquiera dan Carneiro, 2002).
Menurut Guyton dan Hall (2006), ginjal adalah organ utama untuk membuang produk sisa metabolisme yang tidak diperlukan lagi oleh tubuh. Produk-produk ini meliputi urea, kreatin asam urat, produk akhir dari pemecahan hemoglobin. Ginjal tersusun dari beberapa juta nefron yang akan melakukan ultrafiltrasi terkait dengan ekskresi dan reabsorpsi. Kerja ginjal dimulai saat dinding kapiler glomerulus melakukan ultrafiltrasi untuk memisahkan plasma darah dari sebagian besar air, ion-ion dan molekul-molekul.
2. Coelenterata dan echinodermata belum memiliki alat ekskresi khusus namun mampu memelihara konsentrasi internal cairan tubuhnya lebih tinggi dari medium. Bagaimana mekanismenya ?
Jawab :
Coelenterata melakukan ekskresi dengan cara difusi dari sel ke epidermis kemudian keluar tubuh. Pada salah satu spesies coelenterata, tekanan osmotic tubuhnya seimbang dengan air laut dimana permukaan tubuhnya termasuk permeable terhadap air laut sehingga tekanan osmotic cairan tubuh dapat naik atau turun tergantung perubahan kadar garam air laut.
Misalnya komposisi ionic mesoglea dari meduse pelagic berbeda dengan air laut tempat hidupnya. Air laut memiliki konsentrasi SO4- dan Mg2+ yang lebih rendah
tetapi konsentrasi Na+ lebih tinggi dari cairan meduse. Mekanisme regulasi ionic
hewan tersebut juga dimaksudkan untuk mengapung, dengan cara mengurangi kandungan SO4- sampai separuh normalnya, akan dicapai peningkatan daya apung
1mg/ml dan dia akan mengambang.
Echinodermata tidak memiliki organ ekskresi khusus. Sisa metabolic dan sampah hasil ekstetori akan diambil atau diangkut oleh sel amoebosit dalam cairan selom dan secara difusi akan dibuang ke luar tubuh melalui dermal branchia. Cairan tubuh Echinodermata selalu isosmotic dengan air laut.
3. Jelaskan mekanisme pengisian dan pengosongan vakuola kontraktil pada amoeba ! Jawab :
Mekanisme pengisian vakuola kontraktil
Vesikel- vesikel kecil yang mengelilingi vakuola kontraktil mula-mula berisi cairan yang isotonik dengan sitosol (gambar a).
Vesikel-vesikel kemudian memasukkan Na+ ke cairan vesikel secara transportaktif dengan menggunakan energi ATP yang dibuat dalam mitokondria. Setelah konsentrasi osmotik cairan vesikel berkurang sampai sekitar setengah
konsentrasi dalam sitosol (cairan vesikel menjadi hipoosmotik) vesikel-vesikel bergerak menuju dan menuangkan isinya ke dalam vakuola kontraktil (gambar b). Fase pengisian akan terus terjadi terus menerus sampai volume vakuola kontraktil
cukup besar (gambar c).
Mekanisme pengosongan vakuola kontraktil
Vakuola kontraktil berkontraksi secara tiba-tiba, sehingga cairan tersebut disemprotkan keluar melalui pori-pori pada permukaannya (gambar d). Setelah fase pengosongan terjadi akan dimulai fase pengisian berikutnya (gambar e). Mekanisme seperti ini memungkinkan terjadinya ekskresi larutan hipoosmtoik dengan menahan garam yang bermanfaat.
4. Jelaskan pembentukan urin melalui tiga proses (filtrasi, reabsorbsi, dan sekresi) ! Jawab :
A. Filtrasi
Filtrasi merupakan perpindahan cairan dari glomelurus menuju ke ruang kapsula bowman dengan menembus membran filtrasi. Membran filtrasi terdiri dari tiga lapisan, yaitu sel endotelium glomelurus, membran basiler, dan epitel kapsula bowman. Tahap ini adalah proses pertama dalam pembentukan urine.
Darah dari arteriol masuk ke dalam glomerulus dan kandungan air, glukosa, urea, garam, urea, asam amino, dll lolos ke penyaringan dan menuju ke tubulus.
Glomerulus adalah kapiler darah yang bergelung-gelung di dalam kapsula bowman. Ukuran saringan pada glomerulus membuat protein dan sel darah tidak bisa masuk ke tubulus. Pada glomerulus terdapat sel-sel endotelium yang berfungsi untuk memudahkan proses penyaringan.
A. Reabsorpsi (Penyerapan kembali)
Terjadi di dalam tubulus kontortus proksimal dan dilakukan oleh sel-sel epitelium di tubulus tersebut. Fungsinya adalah untuk menyerap kembali zat-zat di urine primer yang masih bermanfaat bagi tubuh seperti glukosa, asam amino, ion-ion Na+, K+, Ca, 2+, Cl-, HCO3-, dan HbO42-. Air akan diserap kembali melalui proses osmosis di tubulus dan lengkung henle. Zat-zat yang masih berguna itu akan masuk ke pembuluh darah yang mengelilingi tubulus. Hasil dari reabsorpsi adalah urine sekunder/filtrat tubulus yang kadar ureanya lebih tinggi dari urine primer.
Urine sekunder masuk ke lengkung henle. Pada tahap ini terjadi osmosis air di lengkung henle desenden sehingga volume urin sekunder berkurang dan menjadi pekat. Ketika urine sekunder mencapai lengkung henle asenden, garam Na+ dipompa keluar dari tubulus, sehingga urea menjadi lebih pekat.
B. Augmentasi (Pengumpulan)
• Setelah melewati lengkung henle, urine sekunder akan memasuki tahap augmentasi yang terjadi di tubulus kontortus distal. Disini akan terjadi pengeluaran zat sisa oleh darah seperti H+, K+, NH3, dan kreatinin. Ion H+ dikeluarkan untuk menjaga pH darah. Proses augmentasi menghasilkan urine sesungguhnya yang sedikit mengandung air.
• Urine sesungguhnya mengandung urea, asam urine, amonia, sisa-sisa pembongkaran protein, dan zat-zat yang berlebihan dalam darah seperti vitamin, obat-obatan, hormon, serta garam mineral.
• Kemudian urine sesungguhnya akan menuju tubulus kolektivus untuk dibawa menuju pelvis yang kemudian menuju kandung kemih (vesika urinaria) melalui ureter. Urine inilah yang akan keluar menuju tubuh melalui uretra.
5. Proses filtrasi melibatkan tiga macam tekanan : tekanan hidrostatik dalam kapiler glomerulus, tekanan osmotik koloid dan tekanan hidrostatik dalam kapsula. Jelaskan pengaruh masing-masing tekanan !
Pada saat filtrasi membran kapiler glomerular lebih permeable dibandingkan kapiler lain dalam tubuh sehingga filtrasi berjalan dengan sangat cepat. Tekanan darah dalam kapiler glomerular lebih tinggi dibandingkan tekanan darah dalam kapiler lain karena diameter arteriol eferen lebih kecil dibandingkan diameter arteriol aferen. Tekanan hidrostatik (darah) glomerular mendorong cairan dan zat terlarut keluar dari darah dan masuk ke ruang kapsul Bowman. Kenaikan koefisien filtrasi glomerulus (Kf) meningkatkan GFR (Glomerular Filtration Rate) sedangkan penurunan Kf akan mengurangi GFR. Tekanan Hidrostatik (Hydrostatic Pressure) : Tekanan hidrostatik dari darah yang mengalir melalui kapiler glomerular mendorong (mendesak) cairan melalui endotelium yang bocor. Besar rata-rata tekanan kapiler darah adalah sebesar 55 mm Hg dan menyokong filtrasi ke kapsula bowman. Meskipun tekanan mengalami penurunan disepanjang kapiler, ia tetap lebih tinggi dari tekanan yang berlawanan. Akibatnya, filtrasi berlangsung hampir di keseluruhan sepanjang kapiler glomerulus.
Peningkatan tekanan hidrostatik kapsula Bowman dapat menurunkan GFR. Gaya ini ditimbulkan oleh distribusi protein-protein plasma yangtidak seimbang di kedua sisimembran glomerulus. Karena tidak dapat difiltrasi, protein-protein plasma terdapat dikapiler glomerulus tetapi tidak ditemukan di kapsul Bowman. Konsentrasi H2O dikapsul Bowman lebih tinggi daripada konsentrasi di kapiler glomerulus. Akibatnya adalah kecenderungan H2O untuk berpindah secara osmotis mengikuti penurunangradien konsentrasinya dari kapsul Bowman ke kapiler glomerulus melawan filtrasi glomerulus. Kapsula bowman merupakan ruang/tempat yang tertutup (tidak seperti cairan interstitial), dan dengan adanya cairan dalam kapsula bowman menimbulkan adanya tekanan hidrostatik cairan (Pfluid) yang melawan pergerakan cairan ke dalam kapsula. Penyaringan keluar cairan dari kapiler harus telah memindahkan cairan ke lumen kapsula . Tekanan hidrostatik cairan pada kapsula rata-rata sebesar 15 mm Hg, berlawanan dengan filtrasi .
Kenaikan tekanan osmotik koloid kapiler glomerulus dapat menurunkan GFR. Tekanan osmotic koloid dalam glomerulus yang dihasilkan oleh protein plasma adalah tekanan yang menarik cairan dari kapsul Bowman untuk memasuki glomerulus. Pada kenaikan aliran darah ginjal, fraksi plasma yang lebih rendah pada awalnya disaring keluar dari kapiler glomerulus, menyebabkan kenaikan tekanan osmotik koloid kapilerglomerulus yang lebih lambat dan efek
penghambatan GFR yang lebih sedikit. Akibatnya, walaupun dengan tekanan hidrostatik glomerulus yang konstan, laju aliran darah yang lebih besar ke dalam glomerulus cenderung meningkatkan GFR, dan laju aliran darah yang lebih rendah kedalan glomerulus cenderung menurunkan GFR.
6. Apakah perbedaan pokok komponen kimia dalam darah : darah, filtrate glomerulus, dan urine !
Jawab :
Darah terdiri dari dua komponen yaitu plasma dan elemen seluler. Plasma terdiri dari air, ion, molekul organic (asam amino; protein yang terdiri dari albumin, globulin, fibrinogen; glukosa; lemak dan nitrogenous waste), vitamin dan gas (CO2 dan O2).
Sedangkan elemen seluler terdiri dari sel darah merah, sel darah putih (lymphocytes, monocytes, neutrophils, eosinophils dan basophils) dan keping darah.
Filtrate glomerulus terdiri dari beberapa komponen diantaranya kreatinin, urea, asam urat, glukosa, ion (Na+, Cl-, dan HCO-).
Komponen dalam urin yaitu urea, zat warna empedu, zat berlebih (vitamin, sisa obatan, hormone dan zat kimia dari makanan), garam-garaman khususnya garam dapur.
7. Jelaskan mekanisme pengenceran dan pemekatan urine ! Jawab :
a. Pengenceran Urin
• Perubahan tekanan darah akan menyebabkan produksi urin yang meningkat walaupun laju filtrasi tetap normal, karena adanya mekanisme reabsorpsi dan sekresi dari tubulus ginjal.
• Sehingga pengenceran urin di pengaruhi oleh ADH (antiduretik hormon) dan aldosteron. ADH dan aldosteron menyebabkan meningkatnya permeabilitas tubulus sehinggaakan meningkatkan reabsorsi air. Hal ini akan menyebabkanvolume urin menurun. Apabila ADH jumlahnya menurun,maka reabsorsi air menurun akibatnya jumlah urinmeningkat.
• Hal-hal yang menyebabkan ADH naik.: 1) Meningkatkan osmolalitas plasma
2) Penurunan volume dan tekanan darah • Hal-hal yang menyebabkan ADH turun:
1) Penurunan osmolalitas plasma
2) Peningkatan volume dan tekanan darah b. Pemekatan Urin
• Apabila permeabilitas terhadap air tinggi, maka sewaktu bergerak ke bawah melalui interstisium yang pekat, air akan berdifusi keluar duktus pengumpul dan kembali ke dalam kapiler peritubulus. Hasilnya adalah penurunan ekskresi air dan pemekatan urin. Sebaliknya apabila permeabilitas terhadap air rendah, maka air tidak akan berdifusi keluar duktus pengumpul melainkan akan diekskresikan melalui urin, urin akan encer.
• Permeabilitas duktus pengumpul terhadap air ditentukan oleh kadar hormone hipofisis Posterior, hormon antidiuretik (ADH), yang terdapat di dalam darah. Pelepasan ADH dari hipofisis posterior meningkat sebagai respons terhadap penurunan tekanan darah atau peningkatan osmolalitas ekstrasel (penurunan konsentrasi air). ADH bekerja padatubulus pengumpul untuk meningkatkan permeabilitas air.
• Apabila tekanan darah rendah, atau osmolalitas plasma tinggi, maka pengeluaran ADH akan terangsang dan air akan direasorbsi ke dalam kapiler peritubulus sehingga volume dantekanan darah naik dan osmolalitas ekstrasel berkurang. Sebaliknya, apabila tekanan darah terlalu tinggi atau cairan ekstrasel terlalu encer, maka pengeluaran ADH akan dihambat dan akan lebih banyak air yang diekskresikan melalui urin sehingga volume dan tekanan darah menurun dan osmolalitas ekstrasel meningkat.
8. Jelaskan multiplying countercurrent exchange system yang terjadi antara pembuluh darah lurus (vasa recta) dan pembuluh henle !
Jawab :
Pembuluh darah lurus atau vasa rekta di daerah medulla terletak sedemikian rupa sehingga sirkulasi darah tidak mengganggu gradient osmotic yang ditimbulkan oleh pompa klorida lengkung henle, dan mereka membentuk “Coutercurrent exchange system”. Arteriol-arteriol dan vena lurus merupakan pembuluh yang sangat tipis dengan dinding yang mirip dinding kapiler. Tiap pembuluh lurus membentuk lengkung dengan cabang-cabang pembuluh darah yang berjalan di pinggir lengkung henle. Jika arteriol lurus berjalan kea rah bagian medulla, darah kehilangan air dan mendapatkan natrium, karena dalam medula cairan interstisial lambat laun menjadi hipertonik. Bila darah kembali dengan arah yang berlawanan dengan gradient yang sama, ia akan kehilangan natrium dan mendapatkan air. Air yang hilang di pembuluh
desenden dikeluarkan di pembuluh ascended. Perubahan nosmotik yang tetap pada medulla ginjal. Pergerakan air dan natrium adalah secara pasif.
