Struktur dan Fungsi Tubuh Makhluk Hidup (Bagian II): Sistem Pernapasan dan Ekskresi

Struktur dan Fungsi Tubuh Makhluk Hidup (Bagian II)

Tubuh tidak hanya membutuhkan makanan dan darah yang mengalir. Sel-sel tubuh juga membutuhkan oksigen, membuang karbon dioksida, mengatur kadar air, dan mengeluarkan zat sisa metabolisme. Karena itu, sistem pernapasan dan sistem ekskresi bekerja bersama menjaga tubuh tetap seimbang.

Pada bab ini kamu akan mempelajari organ pernapasan, mekanisme bernapas, pertukaran gas, dampak merokok aktif maupun pasif, serta organ ekskresi seperti ginjal, kulit, paru-paru, dan hati. Fokusnya bukan sekadar menghafal nama organ, tetapi menghubungkan struktur, fungsi, gangguan, dan keputusan hidup sehat.

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari bab ini, kamu diharapkan mampu:

1. Menjelaskan fungsi sistem pernapasan dalam pertukaran gas.
2. Mengidentifikasi organ pernapasan dan fungsi utamanya.
3. Menjelaskan peran hidung, trakea, bronkus, paru-paru, alveolus, dan diafragma.
4. Menghubungkan perubahan volume rongga dada dengan proses inspirasi dan ekspirasi.
5. Menjelaskan pertukaran gas $\mathrm{O_2}$ dan $\mathrm{CO_2}$ di alveolus.
6. Menganalisis dampak tar, karbon monoksida, dan nikotin bagi tubuh.
7. Memprediksi dampak merokok aktif dan pasif terhadap kesehatan paru-paru.
8. Memberi saran pola hidup yang mendukung kesehatan sistem pernapasan.
9. Menjelaskan fungsi sistem ekskresi dalam menjaga homeostasis.
10. Mengidentifikasi organ ekskresi: ginjal, kulit, paru-paru, dan hati.
11. Menjelaskan cara ginjal menyaring darah dan menghasilkan urine.
12. Mengaitkan kebiasaan minum, makanan, aktivitas, dan kebersihan dengan kesehatan organ ekskresi.

Pertanyaan Pemantik

Gunakan pertanyaan berikut untuk memulai penyelidikan.

1. Mengapa tubuh perlu mengambil $\mathrm{O_2}$ dan membuang $\mathrm{CO_2}$ terus-menerus?
2. Mengapa napas terasa lebih cepat setelah berlari?
3. Bagaimana asap rokok dapat mengganggu jalan napas dan peredaran darah?
4. Mengapa orang yang tidak merokok tetap dapat terdampak asap rokok?
5. Mengapa urine dapat menjadi lebih sedikit dan lebih pekat saat kita kurang minum?
6. Mengapa paru-paru, kulit, ginjal, dan hati sama-sama dapat disebut organ ekskresi?

Gambaran Kegiatan

Kamu akan membaca diagram organ, menelusuri alur udara, membandingkan kondisi paru-paru, menganalisis data sederhana tentang karbon monoksida, dan menghubungkan kebiasaan sehari-hari dengan kesehatan tubuh. Pada bagian ekskresi, kamu akan melihat bagaimana ginjal menyaring darah, bagaimana kulit mengeluarkan keringat, dan bagaimana tubuh menjaga keseimbangan air.

Di akhir bab, kamu akan menyusun saran berbasis sains. Saran itu dapat berupa kampanye bahaya merokok, rencana menjaga kesehatan paru-paru, atau rekomendasi kebiasaan untuk membantu kerja ginjal dan organ ekskresi lainnya.

Teori: Sistem Pernapasan dan Ekskresi

Sistem pernapasan membantu tubuh mengambil oksigen dan membuang karbon dioksida. Sistem ekskresi membantu tubuh membuang zat sisa metabolisme serta menjaga keseimbangan air dan zat terlarut. Keduanya berkaitan dengan sistem peredaran darah karena darah mengangkut gas, air, urea, dan zat lain dari satu organ ke organ lain.

A. Fungsi Sistem Pernapasan

Respirasi pada tingkat tubuh berarti proses pertukaran gas antara tubuh dan lingkungan. Saat bernapas, tubuh mengambil $\mathrm{O_2}$ dari udara. Oksigen ini dipakai sel untuk menghasilkan energi. Sel juga menghasilkan $\mathrm{CO_2}$ dan uap air sebagai zat sisa yang harus dibuang.

Sistem pernapasan berhubungan erat dengan sistem peredaran darah. Paru-paru menjadi tempat pertukaran gas, sedangkan darah mengangkut $\mathrm{O_2}$ menuju jaringan dan membawa $\mathrm{CO_2}$ kembali ke paru-paru.

Jika pertukaran gas terganggu, sel tubuh dapat kekurangan oksigen. Akibatnya tubuh mudah lelah, napas menjadi pendek, atau organ lain ikut terganggu.

B. Organ Pernapasan Manusia

Udara masuk melalui hidung, lalu melewati faring, laring, trakea, bronkus, bronkiolus, dan akhirnya sampai ke alveolus di paru-paru. Setiap bagian memiliki struktur yang sesuai dengan fungsinya.

Fungsi beberapa bagian utama:

1. Hidung menyaring, menghangatkan, dan melembapkan udara.
2. Faring menjadi jalur udara dari hidung atau mulut.
3. Laring berisi pita suara dan menjadi jalan udara menuju trakea.
4. Trakea memiliki cincin tulang rawan, lendir, dan silia untuk menjaga saluran tetap terbuka serta membantu menyapu kotoran.
5. Bronkus bercabang ke paru-paru kanan dan kiri.
6. Bronkiolus menjadi cabang kecil di dalam paru-paru.
7. Alveolus menjadi tempat utama pertukaran gas.

Silia dan lendir bekerja bersama. Lendir menangkap debu atau partikel, sedangkan silia mendorong lendir ke arah faring agar dapat dikeluarkan melalui batuk atau ditelan.

C. Alveolus dan Pertukaran Gas

Alveolus berbentuk kantong kecil berdinding tipis dan dikelilingi kapiler darah. Dinding yang tipis membuat $\mathrm{O_2}$ dan $\mathrm{CO_2}$ mudah berpindah melalui difusi.

Di alveolus, $\mathrm{O_2}$ dari udara berpindah ke darah. Pada saat yang sama, $\mathrm{CO_2}$ dari darah berpindah ke alveolus untuk dikeluarkan saat ekspirasi. Darah yang kaya oksigen kemudian dipompa oleh jantung ke seluruh tubuh.

Pertukaran gas juga terjadi di jaringan tubuh. Sel mengambil $\mathrm{O_2}$ dari darah dan melepaskan $\mathrm{CO_2}$ ke darah. Karena itu, paru-paru, darah, jantung, dan sel tubuh membentuk rangkaian kerja yang saling bergantung.

D. Mekanisme Inspirasi dan Ekspirasi

Paru-paru tidak mengembang sendiri seperti balon yang ditiup dari dalam. Perubahan udara masuk dan keluar terjadi karena kerja otot antartulang rusuk dan diafragma.

Saat inspirasi:

1. Otot antartulang rusuk berkontraksi.
2. Tulang rusuk terangkat.
3. Diafragma berkontraksi dan menjadi lebih mendatar.
4. Volume rongga dada membesar.
5. Tekanan udara di paru-paru menurun.
6. Udara masuk ke paru-paru.

Saat ekspirasi:

1. Otot antartulang rusuk relaksasi.
2. Tulang rusuk turun.
3. Diafragma relaksasi dan kembali melengkung.
4. Volume rongga dada mengecil.
5. Tekanan udara di paru-paru meningkat.
6. Udara keluar dari paru-paru.

Prinsip pentingnya adalah hubungan volume dan tekanan. Ketika volume ruang udara membesar, tekanan di dalamnya menurun sehingga udara masuk. Ketika volume mengecil, tekanan meningkat sehingga udara keluar.

E. Volume Udara Pernapasan

Jumlah udara yang keluar-masuk paru-paru berubah sesuai aktivitas. Saat santai, udara yang masuk dan keluar tiap napas relatif kecil. Saat berolahraga, tubuh memerlukan lebih banyak $\mathrm{O_2}$ dan menghasilkan lebih banyak $\mathrm{CO_2}$, sehingga napas menjadi lebih cepat dan dalam.

Dalam pembelajaran, volume udara pernapasan sering diukur dengan alat seperti spirometer. Misalnya udara pernapasan biasa dapat dinyatakan sekitar $500\ \mathrm{mL}$ per napas pada orang dewasa. Angka ini dapat berubah bergantung pada ukuran tubuh, usia, kebugaran, dan aktivitas.

Satuan volume perlu ditulis jelas. Hubungan satuan yang sering dipakai adalah:

Karena itu, $500\ \mathrm{mL}$ sama dengan $0{,}5\ \mathrm{L}$ atau $500\ \mathrm{cm^3}$.

F. Merokok dan Kerusakan Sistem Pernapasan

Asap rokok mengandung banyak zat berbahaya. Tiga contoh yang sering dibahas adalah tar, karbon monoksida, dan nikotin.

Tar dapat menempel pada saluran pernapasan dan mengganggu kerja silia. Jika silia rusak, lendir dan kotoran lebih sulit dikeluarkan. Karbon monoksida, yaitu $\mathrm{CO}$, dapat berikatan dengan hemoglobin sehingga mengurangi kemampuan darah membawa $\mathrm{O_2}$. Nikotin dapat menyebabkan kecanduan dan memengaruhi kerja jantung serta tekanan darah.

Dampak merokok tidak hanya batuk. Paparan jangka panjang dapat meningkatkan risiko bronkitis, emfisema, kanker paru-paru, serta gangguan pembuluh darah. Pada emfisema, alveolus rusak sehingga pertukaran gas tidak berlangsung efektif. Pada kanker paru-paru, sel tidak normal dapat mengganggu jaringan paru-paru yang seharusnya dipakai untuk pertukaran gas.

G. Perokok Aktif, Perokok Pasif, dan Pilihan Sehat

Perokok aktif adalah orang yang merokok langsung. Perokok pasif adalah orang yang tidak merokok tetapi menghirup asap rokok dari lingkungan sekitarnya. Keduanya dapat terpapar zat berbahaya.

Perokok pasif tetap berisiko karena asap rokok membawa partikel dan gas berbahaya. Pada orang yang memiliki asma atau alergi, paparan asap dapat memperparah gejala. Pada anak-anak, paparan asap dapat mengganggu pertumbuhan dan kesehatan saluran pernapasan.

Kebiasaan yang membantu menjaga kesehatan pernapasan antara lain:

1. Tidak merokok dan menjauhi paparan asap rokok.
2. Berolahraga sesuai kemampuan.
3. Menjaga kebersihan rumah dan kelas dari debu berlebihan.
4. Menggunakan masker saat udara berdebu atau berasap.
5. Beristirahat cukup dan makan bergizi agar daya tahan tubuh baik.
6. Mencari bantuan tenaga kesehatan jika batuk, sesak, atau nyeri dada berlangsung lama.

H. Fungsi Sistem Ekskresi

Metabolisme menghasilkan zat sisa. Jika zat sisa menumpuk, keseimbangan tubuh dapat terganggu. Sistem ekskresi membuang zat sisa dan membantu menjaga homeostasis, yaitu keadaan tubuh yang relatif stabil walaupun lingkungan atau aktivitas berubah.

Organ ekskresi utama meliputi:

1. Ginjal, yang menyaring darah dan menghasilkan urine.
2. Kulit, yang mengeluarkan keringat.
3. Paru-paru, yang mengeluarkan $\mathrm{CO_2}$ dan uap air.
4. Hati, yang mengolah zat sisa tertentu, membantu pembentukan urea, dan memecah zat yang tidak lagi dibutuhkan tubuh.

Urea terbentuk dari pemecahan protein. Urea kemudian dibawa darah ke ginjal untuk dikeluarkan bersama urine.

I. Ginjal, Urine, dan Keseimbangan Air

Manusia memiliki dua ginjal. Ginjal menyaring darah, mempertahankan zat yang masih dibutuhkan, dan membuang zat sisa dalam bentuk urine. Urine mengalir dari ginjal ke ureter, disimpan sementara di kandung kemih, lalu keluar melalui uretra.

Ginjal membantu menjaga keseimbangan air. Saat tubuh kekurangan air, misalnya karena banyak berkeringat dan kurang minum, ginjal menyerap kembali lebih banyak air sehingga urine menjadi lebih sedikit dan pekat. Saat tubuh memiliki cukup air, urine dapat menjadi lebih banyak dan lebih encer.

Contoh perhitungan sederhana:

Jika seseorang minum $2.000\ \mathrm{mL}$ air dan menghasilkan $1.500\ \mathrm{mL}$ urine, persentase air yang keluar sebagai urine adalah:

Perhitungan ini tidak berarti semua air hanya keluar lewat urine. Air juga dapat keluar melalui keringat, uap air saat bernapas, dan feses.

J. Penyaringan Darah oleh Ginjal

Unit kerja kecil pada ginjal disebut nefron. Di dalam nefron, darah disaring, zat yang masih berguna diserap kembali, dan zat sisa tertentu ditambahkan ke cairan yang akan menjadi urine.

Secara sederhana, pembentukan urine dapat dipahami dalam tiga tahap:

1. Filtrasi: darah disaring sehingga air dan zat terlarut kecil masuk ke calon urine.
2. Reabsorpsi: zat yang masih dibutuhkan, seperti sebagian air dan zat terlarut tertentu, diserap kembali ke darah.
3. Sekresi atau augmentasi: beberapa zat sisa tambahan dipindahkan dari darah ke calon urine.

Hasil akhirnya adalah urine yang mengandung air, urea, garam mineral tertentu, dan zat sisa lain. Komposisi urine dapat berubah sesuai kondisi tubuh, makanan, minuman, dan kesehatan.

K. Kulit, Paru-Paru, dan Hati sebagai Organ Ekskresi

Kulit memiliki kelenjar keringat. Keringat mengandung air, garam, dan sedikit urea. Saat tubuh panas, keringat membantu menurunkan suhu karena penguapan keringat mengambil panas dari permukaan kulit.

Paru-paru berperan sebagai organ ekskresi karena mengeluarkan $\mathrm{CO_2}$ dan uap air. Hati berperan mengolah zat hasil metabolisme, termasuk membantu mengubah sisa pemecahan protein menjadi urea yang kemudian dibuang melalui ginjal.

Miskonsepsi yang sering muncul adalah menganggap ekskresi hanya berarti buang air kecil. Padahal, pengeluaran $\mathrm{CO_2}$, uap air, keringat, dan zat yang telah diproses hati juga termasuk bagian dari pembuangan zat sisa tubuh.

L. Gangguan Sistem Ekskresi dan Cara Menjaganya

Gangguan ekskresi dapat terjadi jika organ tidak bekerja baik, tubuh kekurangan cairan, terjadi infeksi, atau kebiasaan hidup tidak mendukung kesehatan. Contoh gangguan yang sering dibahas adalah infeksi saluran kemih, gagal ginjal, dan batu ginjal.

Infeksi saluran kemih dapat terjadi pada ginjal, ureter, kandung kemih, atau uretra. Batu ginjal dapat terbentuk saat mineral dan garam mengendap menjadi kristal. Gagal ginjal terjadi ketika ginjal tidak mampu menyaring darah secara efektif.

Kebiasaan yang membantu menjaga sistem ekskresi:

1. Minum air yang cukup sesuai kebutuhan tubuh.
2. Tidak menahan buang air kecil terlalu lama.
3. Menjaga kebersihan area tubuh.
4. Mengonsumsi makanan bergizi dan tidak berlebihan garam.
5. Beraktivitas fisik secara teratur.
6. Menghindari rokok dan paparan asap rokok.
7. Memeriksakan diri jika urine berdarah, nyeri hebat, bengkak, atau jumlah urine berubah ekstrem.

Menjaga sistem pernapasan dan ekskresi berarti menjaga keseimbangan tubuh. Udara bersih, kebiasaan tidak merokok, cukup cairan, makanan seimbang, dan aktivitas fisik adalah keputusan sehari-hari yang memiliki alasan ilmiah.