MENDELISM - GENETIKA

Mendel adalah Orang pertama yang menemukan tentang pola pewarisan sifat

• Mendel adallah seorang Biarawan dari Austria yang mempelajari tentang proses pewarisan sifat pada tanaman kacang, ercis dan mengembangkan hukum tentang pewarisan sifat. Namun hasil kerjanya tidak diakui dunia sampai abad ke 20.
• Antara tahun 1856 – 1863 Mendel telah melakukan pengujian dan pembudidayaan lebih dari 28.000 tanaman kacang. 

• Ia menemukan bahwa suatu tanaman mewariskan sifat-sifat keturunan yang berasal dari induknya. 
• Dan tanaman kacang ercis ini sebagai pilihan risetnya karena begitu banyak variasi yang muncul dari jenisnya (lihat tabel diatas)
• Dari hasil penelitiannya tentang genetika tanaman kacang ercis ini yang begitu sistematis dan akurat ini  , Ia mendapat julukan sebagai ‘Bapak Genetika”.

Subtansi pembawa sifat

• Mendel mengatakan bahwa ciri fisik diwariskan sebagai “partikel”
•  Mendel tidak tahu bahwa sebenarnya ‘partikel” itu adalah kromosom & DNA

Istilah dalam Genetika

• Sifat – Setiap karakter yang dapat diwariskan dari induk ke keturunannya
• Hereditas – proses pewarisan sifat dari induk ke keturunannya
• Genetika – Ilmu tentang pewarisan sifat

Bentuk-bentuk persilangan

• Persilangan Monohibrid – persilangan dengan satu sifat beda Contoh: warna bunga
• Persilangan dihibrid – Persilangan dengan dua sifat beda Contoh warna bunga dan tinggi tanaman
• Dst

Diagram Punnet
Diagram punnet digunakan untuk Membantu memecahkan masalah-masalah genetika

Perancang ‘Gene’

• Allela – dua bentuk gen (dominan dan resesif)
• Dominan – Gen yang memiliki ekspresi lebih kuat jika berpasangan dengan gen lain; ditulis dengan huruf besar (R)
• Resesif – Gen yang muncul lebih jarang dalam proses persilangan; ditulis dengan huruf kecil (r)

Genotip dan Fenotip pada bunga

• Genotip suatu alel: R = bunga merah --> r = bunga putih
• Semua gen terbentuk secara berpasangan. Jadi, 2 alel mempengaruhi satu sifat
• Kombinasi yang mungkin adalah : Genotip RR --- Rr --- rr
• Fenotip Merah ---- Merah ---- putih

Genotip

• Genotip Homozygot – Kombinasi gen terdiri dari 2 gen dominan atau 2 gen resesif (RR atau rr); Disebut juga Galur murni
• Genotip heterozygot – Kombinasi yang terdiri dari satu gen dominan dan alelnya gen resesif (Rr); Disebut juga hibrid

Gen dan lingkungan penentu sifat/karakter ( Setelah penemuan DNA)

Eksperimen Mendel pada kacang kapri

Reproduksi pada tanaman berbunga

• Kepala sari mengandung sperma
• Ovarium mengandung telur terdapat di bagian dalam bunga

sperma bergerak menuju sel telur dan terjadi fusi disebut fertilisasi
~ Fertilisasi sendiri - terjadi dalam satu bunga
~ Fertilisasi silang - Terjadi antar bunga yang berbeda.

Bagaimana memulai Genetika mendell

Mendel mendapatkan galur murni dengan cara membiarkan tanaman melakukan penyerbukan sendiri untuk beberapa generasi

Sifat beda yang terdapat pada tanaman kapri ( Pisum sativum)

1. Bentuk biji --- Bulat (R) or Keriput (r)
2. Warna biji ---- Kuning (Y) or Hijau (y)
3. Bentuk polong--- licin (S) berkerut (s)
4. Warna polong--- Hijau (G) kuning (g)
5. Warna kulit biji---Abu-abu (G) putih (g)
6. Letak bunga--diketiak (A) di ujung (a)
7. Tinggi tanaman--- Tinggi (T) pendek (t)
8. Warna bunga--- ungu (P) putih (p)

Apakah ratio hasil pengamatan sesuai dengan ratio dari teori?

• Secara teori rasio yang terbentuk adalah 3 : 1 = biji bulat : biji keriput
• Ratio hasil pengamatan Mendel adalah 2.96:1
• Ketidaksesuaian data di atas disebabkan kesalahan dalam statistik
• Semakin besar sampel, akan semakin mendekati rasio secara teori

“jenjang” generasi

• Generasi Parental P1 = merupakan generasi induk dalam proses persilangan
• Generasi F1 = merupakan generasi keturunan dalam proses penyilangan. (Filial ke 1) Berasal dari persilangan individu-individu Pi
• Generasi F2 = merupakan keturunan ke dua dalam proses persilangan (filial ke 1) berasal dari hasil persilangan individu-individu F1

Generasi Berikutnya

~ Persilangan dua galur murni ---- TT x tt
~ Hasil persilangan semua ----- Tt
~ persilangan 2 hibrid didapatkan
3 tinggi & 1 pendek ----TT, ----- Tt, ----- tt

Persilangan monohibrid
~ Persilangan monohibrid Pada Induk P1

Ulasan persilangan monohibrid pada induk P1 Ke F2

• Homozigot dominan x homozigot resesif
• Keturunan semua Heterozigot (hibrid)
• Keturunannya disebut generasi F1
• Rasio fenotip dan genotip SEMUA SAMA

Persilangan Monohibrid pada induk F1
Sifat: bentuk biji
Alela: R – bulat r – keriput
Persilangan : Biji Bulat x Biji keriput
Rr x Rr

Genotip: RR, Rr, rr
Fenotip: Bulat & Kriput
G.Ratio Genotif: 1:2:1 (1 RR : 2 Rr  : 1 rr) 
P.Ratio: Phenotif 3:1 ( 3 Bulat : 1 Keriput)

Ulasan persilangan monohibrid pada induk F1

• Heterozygot x heterozygot
• keturunan: 25% Homozygot dominan RR 50% Heterozygot Rr 25% Homozygot Resesif rr
• Keturunannya disebut Generasi F2
• Rasio Genotip 1:2:1
• Rasio Fenotip 3: 1

1. Intermedier / Semi Dominan = Kedua sifat sama kuat

Yaitu penyilangan dengan satu sifat beda, dimana alela dominan tidak mampu menutupi ekspresi alela resesif secara sempurna.

Contoh :

P Merah x Putih

MM mm

F1 Mm à merah muda

F2 Mm x Mm

MM Mm Mm mm

merah merah muda putih

intermedier

2. Back Cross dan Test Cross

Back cross dan test cross dilakukan untuk menguji atau mengetahui genotif dominan, homozigot dominan atau heterozigot. Misalnya untuk fenotip ercis biji bulat, memp. 2 kemungkinan genotif yaitu BB dan Bb. Lain halnya dengan fenotif biji kisut, sudah pasti genotipnya bb.

Back Cross adalah :

Penyilangan suatu individu dg salah satu induk yg bergenotip homozigot, baik resesif maupun dominan.

Contoh :

P Panjang x Pendek

PP pp

F1 Pp (panjang)

Back cross :

a. Pp x PP

PP Pp è semua panjang (100%)

b. Pp x pp

Pp pp è 50% = panjang dan 50% = pendek

Test Cross adalah

Menyilangkan individu yg tidak diketahui genotipnya dengan individu yang resesif homozigot.

Contoh : misalkan kita ingin mengetahui genotip marmut jantan hitam melalui testcross. Maka kita tuliskan genotip individu tersebut : H. (huruf H dan tanda titik). Tanda “.” Adalah gen yang belum diketahui H atau h

P H. x hh

Hitam putih

F1 ada 2 kemungkinan :

· Hitam semua, atau

· Hitam dan putih, dengan ratio 1 : 1

Bila F1 hitam semua, berarti genotip F1 adalah heterozigot. Hal ini pula bahwa tanda “.” Adalah gen dominan (H), maka tanda H. adalah HH (homozigot dominan). Bila F1 nya hitam dan putih dengan ratio 1 : 1, maka genotip marmut jantan hitam yang dicari adalah heterozigot (Hh).

Pada Test Cross dan Back Cross Mendel menyilangkan induk galur murni dengan & hibrid dihasilkan generasi F2Peristiwa ini dikenal sebagai F2

Ada dua kemungkinan proses :
1. Homozygot dominan x Hibrid F1 nya (dikenal dengan istilah back cross)
2. Homozygot resesif x Hibrid F1 mya (dikenal dengan istilah test cross)

Persilangan Monohybrid pada induk F2
Sifat: Bentuk biji
Alela: R – bulat r – keriput
Persilangan: Biji bulat x Biji bulat (Back Cross)
RR x Rr

Genotip: RR, Rr
Fenotip: Bulat
Rasio genotip: 1:1
Rasio Fenotip: Semua sama (Bulat)

Persilangan monohibrid pada induk F2
Sifat: bentuk biji
Allela: R – Bulat r – Keriput
Persilangan: Biji keriput x Biji bulat ( Test Cross )
rr x Rr

Genotip: Rr, rr
Fenotip: Bulat & Keriput
Rasio genotip: 1:1
Rasio fenotip: 1:1
Jadi Sekali lagi Test Cross untuk mengetahui apakah F1 nya galur murni atau bukan. Jika keturunannya Galur murni maka keturunanya terlihat tidak ada yang sama dengan induk resesif yang di test Cross OK

Ulasan persilangan Monohibrid pada induk F2

• Homozygot x heterozygot (hybrid)
• Keturunan: 50% Homozygot RR atau rr 50% Heterozygot Rr
• Rasio Fenotip adalah 1:1
• Disebut Test Cross karena keturunannya memiliki genotip yang SAMA dengan genotip induk

Hukum Mendel

Hasil dari persilangan Monohibrid

• Sifat menurun atau gen bertanggung jawab untuk semua sifat yang dapat diwariskan
• Fenotip ditentukan berdasarkan genotipnya
• Masing-masing sifat tersusun atas dua gen, satu berasal dari ibu dan yang lainnya dari ayah.
• Persilangan antara individu-individu homozigot, semua keturunannya sama

1. Aturan Dominansi

• Persilangan dua induk galur murni dengan sifat yang kontras, dihasilkan hanya satu bentuk sifat yang akan muncul.
• Semua keturunan yang terbentuk adalah heterozigot yang mengekspresikan sifat gen dominan.
• RR x rr semua hasilnya Rr (biji bulat)

Hukum Segregasi (Hukum I mendel)

1. Selama proses pembentukkan gamet (ovum dan sperma), dua buah alel yang bertanggung ..jawab terhadap suatu sifat, terpisah sehingga masing-masing gamet hanya mengandung satu ..alel yang mengendalikan suatu sifat.
2. Alel-alel dalam gamet kemudian “berekombinasi" melalui fertilisasi, dihasilkan komposisi alela baru yang merupakan genotip dari keturunan.

Penerapan hukum segregasi

Hukum Asortasi (Hukum II Mendell)

• Alel-alel dengan sifat berbeda tersebar secara acak satu dengan yang lain, yang terjadi pada ...proses pembentukkan gamet.
• Hukum ini dapat dapat dibuktikan dengan menggunakan dpersilangan dihibrid atau lebih.
• Persilangan dihibrid adalah persilangan yang digunakan untuk mengetahui pola pewarisan dari ...dua sifat beda
• Disebut hukum assortasi atau ‘pengelompokkan gen-gen secara bebas nya’ mendel

ASSORTASI

1. Masing-masing pasangan alel berkelompok secara bebas selama proses pembentukkan gamet
2. Rumus: 2n (n = sifat heterozigot)

Berdasarkan hukum ke II mendel, cobalah tentukan berapa banyak gamet yang akan terbentuk dari genotip dibawah ini!

1. RrYy xRrYy
2. AaBbCCDd
3. MmNnOoPPQQRrssTtQq

penyelesaian:
1. RrYy: 2n = 2 pangkat 2 = 4 gamet
RY Ry rY ry

2. AaBbCCDd: 2n = 2 pangkat 3 = 8 gamet
ABCD ABCd AbCD AbCd
aBCD aBCd abCD abCD

3. MmNnOoPPQQRrssTtQq: 2n = 2 pangkat 6 = 64 gamet

Persilangan dihibrid
Sifat: bentuk biji & warna biji
Alela: R bulat r keriput Y kuning y hijau

bulat/kuning: 9 -- bulat/hijau : 3 --keriput/kuning : 3 -- keriput/hijau : 1 
Jadi Ratio Fenotifnya 9:3:3:1 ( lihat diagramnya OK

ANALISA MENDEL 

SEJARAH GENETIKA

SEJARAH PERKEMBANGAN GENETIKA

ZAMAN Pra Mendel (sebelum abad XIX)

• Bangsa Babylonia (6000 tahun kaku), telah menyusun silsilah kuda untuk memperbaiki keturunannya. 
• Sedangkan bangsa Cina beberapa abad sebelum masehi , melakukan seleksi terhadap benih-benih padi untuk mencapai sifagt unggul tanaman padi. 
• Di Amerika dan Eropa ribuan tahun lalu telah melakukan seleksi terhadap gandum dan jagung yang asalnya adalah rumput liar.

Zaman Mendel (1822-1884)

• Ditandai waktu mendel melakukan percobaan persilangan pada tanaman ercis (Pisum sativum). 
• Mendel ternyata berhasil mengamati karakter yang diturunkan dari generasi ke generasi. 
• Mendel juga berhasil membuat perhitungan matematika tentang sifat genetik karakter yang ditampilkan, faktor genetik ini kemudian disebut determinan.

Zaman Post mendel (setelah tahun 1900)

Zaman ini ditandai dengan ditemukannya karya Mendel oleh:

1. Hugo De Vries (Belanda)
2. Carts Correns (Jerman)
3. Erich Von Tshcemak (Austria)

Setelah itu banyak ahli yang melakukan penelitian, diantaranya:

1. Bateson dan Punnet (1861-1926) Ditahun 1907 melakukan percobaan pada ayam untuk membuktikan apakah percobaan Mendel berlaku pada hewan. Mereka menemukan adanya sifat-sifat yang menyimpang dari matematika Mendel. Selain itu juga menemukan juga adanya interaksi antara gen dalam menumbuhkan suatu variasi.
2. Van Benden dan Boveri Mengatakan bahwa kromosom dalam nukleus merupakan pembawa bahan genetik.
3. Flemming dan Roux Mengamati proses pembelahan sel somatik yang kemudian diberi nama Mitosis dan Meiosis.
4. Weissmann : Mengatakan bahwa kromososm membagi dua pada waktu pembelahan sel ketika dalam pmbentukan gamet (Meiosis).
5. Sutton : Mengumumkan bahwa adanya kesejajaran antara tingkah laku kromosom ketika sel sedang membelah dengan segregasi bahan genetik penemuan Mendel.
6. Morgan : Mengatakan bahwa gen merupakan unit terkecil bahan genetik, (istilah gen diperkenalkan oleh Johansen) dan gen terdapat banyak dalam satu kromosom, dengan kata lain gen-gen merangkai kromosom. Bahan genetik tidak baka, dapat mengalami perubahan, perubahan genetik yang bukan karena pengaruh hibrid disebut mutasi.
7. Garrod (1909) : Menemukan banyak penyakit bawaan disebabkan keabnormalan kegiatan enzim, sedangkan enzim itu diproduksi oleh gen.
8. Ingram (1956): Mengatakan adanya perbedaan hemoglobin normal dan abnormal yang disebabkan adanya perbedaan urutan-urutan asam-asam amino dalam molekul globinnya. Perbedaan itu terjadi karena adanya mutasi.
9. Muller (1927) dan Auerbach (1962) : Dalam penelitiannya melihat bahwa mutasi dapat terjadi dengan cara buatan (induksi).
10. Watson dan Crick (1953)-Wilkins (1961) : Mengatakan susunan molekul gen adalah ADN
11. Nirenberg (1961) : Menyusun kode genetik yang menentukan urutan-urutan asam amino dalam sintesa protein dan mengetahui gen bekerja memunculkan suatu karakter lewat sintesa protein dalam tubuh.

PEMBENTUKAN URINE(SKEMATIK)

 Urine adalah sisa ekskresi setiap sel tubuh kita yang meakukan oksidasi atau respirasi sel. Dalam Respirasi sel tubuh menggunakan bahan glukosa dan oksigen, kemudian Glukosa dirubah secara Glikolisis dan DO serta Siklus Krebs. Bahan O2 untuk membentuk tenaga dalam bentuk ATP dengan melepaskan H2O(air) dan CO2 sebagai ekskret. Karena respirasi terjadi disemua sel maka setiap sel bisa melakukan aktivitas karena dari proses itu terproduksi energi (ATP) untuk aktivitas. Dan sisa oksidasi akan dibuang lewat organ ekskresi.  H2O akan dibuang mealui ginjal  dan Kulit) dan CO2 dibuang lawat alveolus
Sebelum Ekskret dibuang ke organ ekskresi ekskret itu diangkut ole plasma darah sehingga kadang terjadi Acidosis dan ini menyebabkan darah tidak homeostatis . Agar Homeostatis maka dibuanglah zat zat yang berlebihan baik berupa zat anorganik maupun organik ke ginjal dalam bntuk urine OK  
Sisa ekskresi itu dibuang oleh sel ke plasma darah . karena semakin banyak sisa ekskresi itu maka darah akan mengirimnya ke Organ organ ekskresi yang punya akses ke lingkungan karena jika tidak terbuang akan meracuni seluruh tubuh kita

• Sisa ekskresi H2O , Kreatinin , Urea dll berupa urine itu sangat beracun maka pembuluh darah mencari organ ekskresi untuk membuang zat sisa itu 
• Tempat itu bisa kulit maupun Ginjal .......
• Kali ini akan dibahas tentang organ ekskresi itu Ginjal OK 
• Ginjal adalah organ ekskresi. Sebagai bagian dari sistem urin, ginjal berfungsi menyaring kotoran (terutama urea) dari darah dan membuangnya bersama dengan air dalam bentuk urin.

• Manusia memiliki sepasang ginjal yang terletak di belakang perut atau abdomen. 
• Ginjal ini terletak di kanan dan kiri tulang belakang, di bawah hati dan limpa. 
• Di bagian atas (superior) ginjal terdapat kelenjar adrenal (juga disebut kelenjar suprarenal).
• Bentuknya menyerupai kacang dengan sisi cekungnya menghadap ke medial. Kedua ginjal terletak di sekitar vertebra T12 hingga L3. 
• Ginjal kanan biasanya terletak sedikit di bawah ginjal kiri untuk memberi tempat untuk hati.
• Sebagian dari bagian atas ginjal terlindungi oleh iga ke sebelas dan duabelas. Kedua ginjal dibungkus oleh dua lapisan lemak (lemak perirenal dan lemak pararenal) yang membantu meredam goncangan.
• Berat dan besar ginjal bervariasi; hal ini tergantung jenis kelamin, umur, serta ada tidaknya ginjal pada sisi lain.Pada orang dewasa, rata-rata ginjal memiliki ukuran panjang sekitar 11,5 cm, lebar sekitar 6 cm dan ketebalan 3,5 cm dengan berat sekitar 120-170 gram atau kurang lebih 0,4% dari berat badan.

PROSES DI GINJAL 

Di dalam ginjal terjadi rangkaian proses FRA (Filtrasi - Reabsorbsi- Augmentasi) .

FILTRASI (Penyaringan)

• Zat-zat yang difilltrasi ginjal dibagi dalam 3 bagian yaitu :

1. non elektrolit
2. elektrolit
3. air.

• Oleh karena itu, 99% filtrat glomerulus akan direabsorbsi secara aktif pada tubulus kontortus proksimal

• Pembentukan kemih dimulai dengan filtrasi plasma pada glomerulus
• Seperti kapiler tubuh lainnya, kapiler glumerulus secara relatif bersifat impermiabel terhadap protein plasma yang besar dan cukup permabel terhadap air dan larutan yang lebih kecil seperti elektrolit, asam amino, glukosa, dan sisa nitrogen.
• Aliran darah ginjal (RBF = Renal Blood Flow) adalah sekitar 25% dari curah jantung atau sekitar 1200 ml/menit.
• Sekitar seperlima dari plasma atau sekitar 125 ml/menit dialirkan melalui glomerulus ke kapsula bowman.
• Ini dikenal dengan laju filtrasi glomerulus (GFR = Glomerular Filtration Rate).
• Gerakan masuk ke kapsula bowman’s disebut filtrat.
• Tekanan filtrasi berasal dari perbedaan tekanan yang terdapat antara kapiler glomerulus dan kapsula bowman’s,
• Tekanan hidrostatik darah dalam kapiler glomerulus mempermudah filtrasi dan kekuatan ini dilawan oleh tekanan hidrostatik filtrat dalam kapsula bowman’s serta tekanan osmotik koloid darah.
• Filtrasi glomerulus tidak hanya dipengaruhi oleh tekanan-tekanan koloid diatas namun juga oleh permeabilitas dinding kapiler.
• Jadi filtrasi terjadi pada kapiler glomerulus pada kapsul Bowman.
• Di Glomerulus terdapat sel-sel endotelium kapiler yang berpori (podosit) sehingga mempermudah proses penyaringan.
• Beberapa faktor yang mempermudah proses penyaringan adalah tekanan hidrolik dan permeabilitias yang tinggi pada glomerulus.
• Selain penyaringan, di glomelurus terjadi pula pengikatan kembali sel-sel darah, keping darah, dan sebagian besar protein plasma.
• Bahan-bahan kecil terlarut dalam plasma, seperti glukosa, asam amino, natrium, kalium, klorida, bikarbonat, garam lain, dan urea melewati saringan dan menjadi bagian dari endapan.
• Hasil penyaringan di glomerulus berupa filtrat glomerulus atau disebut pula urine primer
• yang komposisinya serupa dengan darah tetapi tidak mengandung protein bahan makanan .
• Pada filtrat glomerulus masih dapat ditemukan asam amino darah misal globulin , fibrinogen , glukosa, natrium, kalium, dan garam-garam lainnya yamng terlarut.

REABSORBSI (Penyerapan kembali)

• Volume urin manusia hanya 1% dari filtrat glomerulus.

• Setelah filtrasi langkah kedua adalah reabsorpsi selektif zat-zat tersebut kembali lagi zat-zat yang sudah difiltrasi.
• dan terjadi penambahan zat-zat sisa serta urea pada tubulus kontortus distal.
• Substansi yang masih berguna seperti glukosa dan asam amino dikembalikan ke darah.
• Sisa sampah kelebihan garam, dan bahan lain pada filtrat dikeluarkan dalam urin.
• Tiap hari tabung ginjal mereabsorbsi lebih dari 178 liter air, 1200 g garam, dan 150 g glukosa.
• Sebagian besar dari zat-zat ini direabsorbsi beberapa kali.

• Setelah terjadi reabsorbsi maka tubulus akan menghasilkan filtrat tubulus atau sering disebut dengan urin sekunder yang komposisinya sangat berbeda dengan urin primer.
• Pada urin sekunder, zat-zat yang masih diperlukan tidak akan ditemukan lagi.
• Sebaliknya, konsentrasi zat-zat sisa metabolisme yang bersifat racun bertambah, misalnya ureum dari 0,03 % dalam urin primer naik pesat menjadi 2% dalam urin sekunder.
• Meresapnya zat pada tubulus ini melalui dua cara. Gula dan asam mino meresap melalui peristiwa difusi
• sedangkan air melalui peristiwa osmosis.
• Reabsorbsi air terjadi pada tubulus proksimal dan tubulus distal. OK

AUGMENTASI 

• Augmentasi adalah proses penambahan zat sisa dan urea yang mulai terjadi di tubulus kontortus distal membentuk urine benar .
• Urine ini kemudian dialirkan ke Tubulus Kolektivus .
• Komposisi urin ini yang dikeluarkan lewat ureter adalah 96% air, 1,5% garam, 2,5% urea, dan sisa substansi lain, misalnya pigmen empedu yang berfungsi memberi warna dan bau pada urin. Klik ini
• Urine itu kita kenal dengan sebutan Urine Benar karena memang benar benar urine atau Urine sesungguhnya.

DETAIL

The kidneys /Ren in mammals are bean-shaped organs that lie in the abdominal cavity attached to the dorsal wall on either side of the spine An artery from the dorsal aorta called the renal artery supplies blood to them and the renal vein drains them.

The urinary system

To the naked eye kidneys seem simple enough organs. They are covered by a fibrous coat or capsule and if cut in half lengthways (longitudinally) two distinct regions can be seen - an inner region or medulla and the outer cortex. A cavity within the kidney called the pelvis collects the urine and carries it to the ureter, which connects with the bladder where the urine is stored temporarily. Rings of muscle (sphincters) control the release of urine from the bladder and the urine leaves the body through the urethra

The dissected kidney

Kidney Tubules Or Nephrons

It is only when you examine kidneys under the microscope that you find that their structure is not simple at all. The cortex and medulla are seen to be composed of masses of tiny tubes. These are called kidney tubules or nephrons . A human kidney consists of over a million of them.

Several kidney tubules or nephrons

A kidney tubule or nephron

At one end of each nephron, in the cortex of the kidney, is a cup shaped structure called the (Bowman’s or renal) capsule. It surrounds a tuft of capillaries called the glomerulus that carries high-pressure blood. Together the glomerulus and capsule act as a blood-filtering device . The holes in the filter allow most of the contents of the blood through except the red and white cells and large protein molecules. The fluid flowing from the capsule into the rest of the kidney tubule is therefore very similar to blood plasma and contains many useful substances like water, glucose, salt and amino acids. It also contains waste products like urea.

Processes Occurring In The Nephron

After entering the glomerulus the filtered fluid flows along a coiled part of the tubule (the proximal convoluted tubule) to a looped portion (the Loop of Henle) and then to the collecting tube via a second length of coiled tube (the distal convoluted tubule) (see summary. From the collecting ducts the urine flows into the renal pelvis and enters the ureter.
Note that the glomerulus, capsule and both coiled parts of the tubule are all situated in the cortex of the kidney while the loops of Henle and collecting ducts make up the medulla (see diagram filtration).
As the fluid flows along the proximal convoluted tubule useful substances like glucose, water, salts, potassium ions, calcium ions and amino acids are reabsorbed into the blood capillaries that form a network around the tubules. Many of these substances are transported by active transport and energy is required.

Filtration in the glomerulus and capsule

In a separate process, some substances, particularly potassium, ammonium and hydrogen ions, and drugs like penicillin, are actively secreted into the distal convoluted tubule.
By the time the fluid has reached the collecting ducts these processes of absorption and secretion have changed the fluid originally filtered into the Bowman’s capsule into urine. The main function of the collecting ducts is then to remove more water from the urine if necessary.
Normal urine consists of water, in which waste products such as urea and salts such as sodium chloride are dissolved. Pigments from the breakdown of red blood cells give urine its yellow colour.

The Production Of Concentrated Urine

Because of the high pressure of the blood in the glomerulus and the large size of the pores in the glomerulus/capsule-filtering device, an enormous volume of fluid passes into the kidney tubules. If this fluid were left as it is, the animal’s body would be drained dry in 30 minutes. In fact, as the fluid flows down the tubule, over 90% of the water in it is reabsorbed. The main part of this reabsorption takes place in the collecting tubes.
The amount of water removed from the collecting ducts is controlled by a hormone called antidiuretic hormone (ADH) produced by the pituitary gland, situated at the base of the brain. When the blood becomes more concentrated, as happens when an animal is deprived of water, ADH is secreted and causes more water to be absorbed from the collecting ducts so that concentrated urine is produced. When the animal has drunk plenty of water and the blood is dilute, no ADH is secreted and no or little water is absorbed from the collecting ducts, so dilute urine is produced. In this way the concentration of the blood is controlled precisely.

Summary of the processes involved in the formation of urine

AUDIO VISUAL

Pisan Maning