Struktur Radikal Bebas

STRUKTUR RADIKAL BEBAS Radikal bebas adalah molekul yang kehilang elektron, sehingga molekul tersebut menjadi tidak stabil dan selalu berusaha mengambil elektron dari molekul lain. Sebenarnya tubuh manusia dapat menetralisir radikal bebas, hanya saja apabila jumlahnya terlalu berlebih maka kemampuan untuk menetralisir akan semakin berkurang. Sumber radikal bebas, baik endogenus maupun eksogenus terjadi melalui sederetan mekanisme reaksi. Yang pertama pembentukan awal radikal bebas (inisiasi), lalu perambatan atau terbentuknya radikal baru (propagasi), dan tahap terakhir (terminasi), yaitu pemusnahan atau pengubahan menjadi radikal bebas stabil dan tak reaktif. Penjelasan mengenai sumber radikal bebas endogenus ini sangat bervariasi. Sumber endogenus dapat melewati autoksidasi, oksidasi enzimatik, fagositosis dalam respirasi, transpor elektron di mitokondria, oksidasi ion-ion logam transisi, atau melalui ischemic. Autoksidasi adalah senyawa yang mengandung ikatan rangkap, hidrogen alilik, benzilik atau tersier yang rentan terhadap oksidasi oleh udara. Contohnya lemak yang memproduksi asam butanoat, berbau tengik setelah bereaksi dengan udara. Oksidasi enzimatik menghasilkan oksidan asam hipoklorit. Di mana sekitar 70-90 % konsumsi O2 oleh sel fagosit diubah menjadi superoksida dan bersama dengan `OH serta HOCl membentuk H 2O2 dengan bantuan bakteri. Oksigen dalam sistem transpor elektron menerima 1 elektron membentuk superoksida. Ion logam transisi, yaitu Co dan Fe memfasilitasi produksi singlet oksigen dan pembentukan radikal `OH melalui reaksi Haber-Weiss: H2O2 + Fe2+ —> `OH + OH- + Fe3 +. Secara singkat, xantin oksida selama ischemic menghasilkan superoksida dan xantin. Xantin yang mengalami produksi lebih lanjut menyebabkan asam urat. Sedangkan sumber eksogenus radikal bebas yakni berasal dari luar sistem tubuh, diantaranya sinar UV. Sinar UVB merangsang melanosit memproduksi melanin berlebihan dalam kulit, yang tidak hanya membuat kulit lebih gelap, melainkan juga berbintik hitam. Sinar UVA merusak kulit dengan menembus lapisan basal yang menimbulkan kerutan.

Reaksi Substitusi

Berikut ini merupakan reaksi dimana sebuah atom pada molekul digantikan oleh atom atau atom-atom lain. Termasuk didalam substitusi radikal bebas yaitu pemutusan ikatan karbonhidrogen pada alkana seperti:

methane

CH4

ethane

CH3CH3

propane

CH3CH2CH3

Ikatan baru nantinya membentuk sesuatu yang lain. Juga termasuk pada alkil seperti metil dan etil.

metil

CH3

etil

CH3CH2

Sebagai contoh, asam etanoik berupa CH3COOH dan mengandung sebuah metil. Ikatan karbon-hidrogen sama seperti pada metan yang bisa diputuskan dan digantikan oleh atom yang lain. Berikut ini contoh sederhana seubstitusi yaitu reaksi antara metan dan klorin dengan adanya sinar ultraviolet (atau sinar matahari). CH4 + Cl2

CH3Cl + HCl

Perhatikan bahwa atom hidrogen pada metan digantikan dengan atom klorin. Itulah yang disebut dengan substitusi. Reaksi radikal bebas Radikal bebas merupakan atom atau grup atom yang memiliki sebuah elektron tidak berpasangan/ bebas. Reaksi substitusi radikal bebas merupakan reaksi yang berhubungan dengan radikal bebas. Radikal bebas dibentuk jika ikatan terbelah menjadi dua yang sama-sehingga setiap atom mendapat satu dari dua elektron yang dipakai untuk berikatan. Disebut juga sebagai pembelahan homolitik.

Untuk menunjukkan sesuatu (atom atau grup atom) merupakan radikal bebas, dituliskan dengan simbol titik untuk menunjukkan elektron yang tidak berpasangan. Sebagai contoh:

Radikal Klorin

Cl

Radikal Metil

CH3

Radikal bebas sebagai suatu molekul yang mempunyai satu atau lebih elektron tidak berpasangan pada orbital terluarnya. Molekul atau atom tersebut sangat labil dan mudah membentuk senyawa baru. Terdapat berbagai macam radikal bebas sebagai turunan dari C dan N, akan tetapi yang paling banyak dipelajari adalah radikal oksigen. Radikal bebas yang terdapat dalam tubuh dapat berasal dari dalam (endogen) dan luar tubuh (eksogen). Secara endogen radikal bebas terbentuk sebagai respon normal dari rantai peristiwa biokimia di dalam tubuh. Secara endogen radikal bebas timbul melalui beberapa macam mekanisme seperti oto-oksidasi, aktivitas oksidasi (misalnya siklo-oksigenase, lipoksigenase, dehidrogenase, peroksidase), dan sistem transport elektron. Radikal bebas diproduksi didalam sel oleh mitokondria membran plasma, lisosom, peroksisom, endoplasmic reticulum, inti sel. Secara eksogen radikal bebas diperoleh dari bermacam-macam sumber antara lain, polutan, radiasi, ozon, dan pestisida. Jenis-jenis oksigen reaktif (reactive oksigen spesies, ROS) 1. Anion superoksida, *O2¯, mekanisme pembentukan : reduksi pembentukan O2dalam mitokondria, pembentukan dalam fagosit karena reaksi NADP oksidase, reaksi yang dikatalisis oleh xantin oksidase; xantin + H2O2 + 2O2 → asam urat + O2* + 2H (reaksi ini terjadi dalam reperfusi isemik), metabolism obat-obatan, radiasi ionisasi (penting dalam sentralisasi bahan pangan) 2. Hidrogen Peroksida, H2O2 (bukan radikal bebas), mekanisme pembentukan; reaksi oksidasi yang dikatalisis oksidase, khususnya dalam peroksisom, distimulasi O2* : 2 O2* + 2H+ → *OH + H2O2 + O2. 3. Radikal hidroksil, *OH, mekanisme pembentukan: terbentuk melalui degradasi H2O2 bersama Fe² atau Cu melalui reaksi Fenton; H2O2 + Fe² → *OH + Fe³ , Fe³ dapat direduksi menjadi Fe² oleh O2*, Fe³ + O2* → Fe² + O2.

4. Singlet oxygen, ¹O2, mekanisme pembentukan: terbentuk melalui penyinaran UV, radiasi ionisasi. Reaksi-reaksi ROS terjadi secara hamper serupa dalam tanaman. Radikal OH merupakan radikal yang paling toksikdan dapat mendegradasi semua makromolukel. Contoh lesi yang disebabkan oleh ROS yang terjadi pada komponen sel: MOLEKUL TERDEGRADASI

AKIBAT

DNA : modifikasi basa DNA, Pemotongam cincin DNA.

Penuaan, kanker

Protein: inaktivasi enzim, depolarisasi protein.

Inflamasi

Depolarisasi proteoglikan

Poliarthritis rheumatoid

Oksidasi asam lemak dan kolesterol. Pembentukan radikal Aterosklerosis, penyakit bebas lipidik.

kardiovaskuler,

lesi

perfusi. Pada table diberikan beberapa contoh peranan toksik *OH. Diantara molekul yang dapat diserang adalah asam lemak tidak jenuh (ATLJ, PUFA) yang nantinya akan ditransformasi menjadi radikal lipid yang sangat efektif. Peroksidasi lipid juga diinisiasi oleh lipoksigenase, suatu enzim yang terdapatbaik pada hewan maupun tanaman.