Osmoregulasi dan Ekskresi

Gina D. Pratami, M.Si17 Maret 2014

Fisiologi hewan KBO 612207-3(2-1) sks

Keseimbangan air pada sel hidup

SEL HEWAN

LARUTAN HIPERTONIK LARUTAN HIPOTONIKLARUTAN ISOTONIK

Mengkerut Normal Lisis (pecah)

H2O H2O H2OH2O

Osmosis

Fisiologi Osmoregulasi

Proses pengontrolan konsterasi zat terlarut dan penyeimbangan perolehan atau kehilangan air oleh

hewan.

Proses pengaturan osmotik lingkungan internal untuk menyeimbangakn lingkungan eksternal yang

memerlukan energi.

Osmoregulasi merupakan proses Homeostasis

Hewan juga harus menyingkirkan metabolit berbahaya Seperti metabolit bernitrogen dan produk buangan lain

dari tubuh → Ekskresi

Ion Distribusi Fungsi

Na+ terbanyak diekstraselular

• Sumber tekanan osmotik ekstraselullar•Sumber energi potensial untuk transpor substansi melewati membran•Arus Balik (masuk) untuk eksitasi membran

K+ terbanyak di sitoplasma

• Sumber tekanan osmotik sitoplasma• Mengatur potensial istirahat• Arus keluar untuk repolaritas membran

Ca+ Konsentrasi rendah di sel

• Mengatur eksositosis & Kontraksi otot• berperan dalam ikatan antar sel• Meregulasi enzim-enzim serta sel protein lain sebagai second messenger

Mg2+ Intra-ekstraselular • Kofaktor beberapa enzim (ex.ATPase)

HPO42+

& HCO3

Intra-ekstraselular Buffer untuk konsentrasi H+

Cl- ekstraselular terbanyak di jaringan

Megkauter kation Inorganik

Ion-Ion Pada Jaringan

Osmoregulasi penting dilakukan terutama oleh organisme air, karena:

a.Harus ada keseimbangan antara substansi tubuh dan lingkungan.

b.Membran sel yang permeable mrpkn tempat lewatnya beberapa substansi yang bergerak cepat.

c.Adanya perbedaan tekanan osmosis antara cairan tubuh dan lingkungan

Pengaturan Osmotik M.H dengan Lingkungannya

Tantangan Osmotik

Osmoregulator

Osmokonformer

Osmokonformer terbatas

Toleransi terhadap salinitas

Toleransi terhadap salinitasStenohalinStenohalin EurihalinEurihalin

Hewan Aliran masuk/keluar Urin

Ikan Air Tawar•Hidup dlm air hipotonik•Cenderung memperoleh air dan• Kehilangan garam

• Tidak meminum air•Garam masuk (transpor aktif oleh insang)• Air masuk• garam keluar

• Urin banyak• Urin encer

Ikan Air Laut•Hidup dalam iar yang hiperonik •Cenderung kehilangan air dan • Memperoleh garam

• Meminum air• Garam masuk • Garam keluar (transpor aktif oleh insang) • Air keluar

• Urin sedikit• Urin pekat

Vertebrata Darat• Cenderung kehilangan air tubuh ke udara

• Meminum air• Garam masuk (mulut)• Air dan Garam keluar

• Urin sedang• urin pekat

Osmoregulasi beberapa golongan ikan

(Teleostei)

Ada tiga pola regulasi:1.Regulasi hipertonik atau hiperosmotik, yaitu

pengaturan secara aktif konsentrasi cairan tubuh yang lebih tinggi dari konsentrasi media. misalnya: pada potadrom (ikan air tawar).Potadrom mempertahankan konsentrasi cairan tubuhnya dengan mengurangi minum dan memperbanyak urine.

2.Regulasi hipotonik atau hipoosmotik, yaitu pengaturan secara aktif konsentrasi cairan tubuh yang lebih rendah dari konsentrasi media. Misal: pada oseandrom (ikan air laut).

Oseanodrom memperbanyak minum dan mengurangi volume urine.Diadrom melakukan aktivitas osmoregulasi seperti petadrom bila berada di air tawar dan seperti oseanodrom bila berada di air laut.

3.Regulasi isotonik atau isoosmotik, yaitu bila konsentrasi cairan tubuh sama dengan konsentrasi media. Misalnya ikan-ikan pada daerah estuarine (ikan eurihaline).Ikan eurihalin, konsentrasi cairan tubuhnya hampir sama dengan lingkungannya, sehingga hanya sedikit melakukan osmoregulasi.

Organ-organ Osmoregulasi

1. Ginjal (renal)Anatomi ginjal :

Berpasangan;dibagian bawah dorsal tubuh; pd maunisa bertnya ± 1% dari berat tubuh.

Terdiri dari Medula (outer dan inner medulla), korteks, ureter, dan kantung kemih (urinary bladder) serta uretra.

Unit fungsional ginjal mamalia : nephronNephron terdiri dari

• Glomerulus dg Bowman capsule• Tubulus proksimal• Loop of henle• Tubulus distal• Collecting duct

SISTEM EKSKRESI MANUSIA PADA EMPAT SKALA UKURAN

Produksi Urine

Empat proses pembentukan urinGlomerulus Filtration (GF): menyaring ion-

ion K+ , Na+ , Cl- dan senyawa nonprotein (glukosa, dll)

Reabsorsi Tubular : mengabsorsi 95% air dan ion-ion pada pre-urin

Sekresi tubular : membuang senyawa nitrogenous yang dapat menjadi racun.

Reabsorsi air dan eksresi

Proses sepanjang tubular:

Tubula Proksimal↓

Loop of Henle↓

Ascending limb

↓

Tubula distal↓

Collecting duct

NEFRON DAN DUKTUS PENGUMPUL :FUNGSI REGIONAL EPITELIUM TRANSPOR

Tugas 2Counter-current ??

Normal statusNormal status

Air banyak di darahAir banyak di darah

Terdeteksi oleh hipotalamus

Terdeteksi oleh hipotalamus

ADH >> dilepaskanOleh glandula pituitaria

ADH >> dilepaskanOleh glandula pituitaria

Ginjal mengabsorbsi Banyak air

Ginjal mengabsorbsi Banyak air

Produksi Urin banyakProduksi Urin banyak

Normal statusNormal status

Air sedikit di darahAir sedikit di darah

Terdeteksi oleh hipotalamus

Terdeteksi oleh hipotalamus

ADH << dilepaskanOleh glandula pituitaria

ADH << dilepaskanOleh glandula pituitaria

Ginjal mengabsorbsi Sedikit air

Ginjal mengabsorbsi Sedikit air

Produksi Urin sedikitProduksi Urin sedikit

Antidiuretic Hormone (ADH)Vasopresin

KONTROL HORMONAL GINJAL MELALUI PERPUTARAN

UMPAN-BALIK NEGATIF

ADH yang dihasilkan hipotalamus otak dan disekresikan ke dalam aliran darah dari kelenjar pituitari meningkatkan retensi cairan dengan cara membuat ginjal menyerap kembali dan mendapatkan lebih banyak air

Tugas : Baca dan Pelajari

Adaptasi Ginjal (Evolusi Nephron) pada Hewan Vertebtara Terhadap

Beraneka Ragam Lingkungan. • Teleostei (ikan), ikan tawar dan ikan

laut bertulang keras• Mamalia

• Aves dan Reptil• Amphibia

2. Insangfx: pertukaran gas, transfor ion-ion, eksresi buangan yang bernitrogen, dan pengaturan keseimbangan asam basa. Pada teleostei insang sangat berperan terhadap stress tekanan osmotik. Di dlm insang terdapat sel klorida → mentranspor ion klorida keluar dan ion natrium masuk.

3.Salt Gland (kelanjar garam)Reptil dan Aves; membantu dalam keseimbangan air dan ion dengan mengeluarkan Na+ dan Cl-.

Burung laut , Albatros Pengembara (Diomedea exulans), dapat meminum air laut karena memiliki sepasang kelenjar

nasal untuk mengeluarkan garam. Kelenjar tsb mengosongkan garam melalui saluran ke

dalam lubang hidung, berjalan disepanjang lekukan sampai ujung paruh atau dpt dikeluarkan dalam bentuk udara

Struktur Osmoregulasi danEksresi Invertebrata

• Vakuola Kontraktil : protozoa dan spons air tawar.sebagai organ keseimbangan air, mengurangi kelebihan air dg osmosis

• Protonefridia : Sistem sel api pada planaria, cacing pipih (Playthelminthes)

• Metanepridia : sistem pada annelida (cacing tanah).

METANEFRIDIA CACING TANAH

Masing-masing segmen cacing mengandung sepasang metanefridia yang mengumpulkan cairan selom dari segmen anterior di sebelahnya.Cairan memasuki nefrostom dan lewat melalui tubula pengumpul yang melilit, yang meliputi gelembung penyimpanan yang membuka ke bagian luar melalui nefridiopori.Limbah bernitrogen masih dalam cairan tersebut, garam tertentu dipompakan kembali ke dalam darah. Keseimbangan air dilakukan secara osmotik melalui kulit, urin seekor cacing tanah sangat encer.

• Tubulus Malphigi : pada serangga; air mengikuti zat terlarut ke dalam tubulus melalui osmosis, lalu masuk rektum

• Antenal gland: pada crustacea; mengatur konsentrasi dalam haemolimfa

TUBULUS MALPIGHI SERANGGA

Tubula malpighi merupakan pelipatan keluar saluran pencernaan. Tubula tersebut mensekresikan limbah bernitrogen dan garam dari hemolimfa, dan air mengikuti zat-zat terlarut tersebut melalui osmosis.

Bentuk-bentuk zat buangan bernitrogen

• Amonia → dapat ditoleransi pada konsentrasi rendah, sangat larut dalam air. Terdpt pada hewan-hewan akuatik, mengeksresikan amonia melintasi permukaan tubuh/epitelium insang ke air di sekitarnya.

• Urea (CO(NH2)2) → pada mamalia dan amfibi, urea dibawa ke ginjal, dipekatkan, dan diekresikan dg sedikit air yg terbuang.

• Asam urat → sedikit larut dalam air, dieksresikan dalam bentuk urin yang menyerupai pasta. Terdapat pada bekicot, serangga, reptil dan juga burung.

Berdasarkan pada jenis ekskret bernitrogen yang dihasilkan, hewan-hewan dikelompokkan menjadi beberapa kategori:

• Hewan ureotelik. Ekskretanya berupa urea.

• Hewan urekotelik. Ekskretanya berupa asam urat.

• Hewan ammoniotelik. Ekskretanya berupa ammonia

LIMBAHBERNITROGEN

Amonia adalah produk sampingan yang toksik dari pengeluaran nitrogen secara metabolis dari protein dan asam nukleat.

Sebagian besar hewan akuatik mengekskresikan amonia dari cairan tubuhnya.

Sebagian besar hewan darat pertama-tama mengubah amonia menjadi urea atau asam urat, yang menghabiskan energi tetapi menghemat air karena limbah kurang toksik ini dapat diangkut dalam tubuh dan dengan demikian diekskresikan dalam bentuk yang lebih pekat.