Radikal Bebas

RADIKAL BEBAS

Radikal bebas adalah suatu atom, gugus, atau molekul yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada orbit paling luar, termasuk atom hidrogen, logam-logam transisi, dan molekul oksigen. Adanya ‘elektron tidak berpasangan’ ini, menyebabkan radikal bebas secara kimiawi menjadi sangat aktif. Radikal bebas dapat bermuatan positif (kation), negatif (anion), atau tidak bermuatan. Jika radikal bebas tidak diinaktivasi, reaktivitasnya dapat merusak seluruh tipe makromolekul seluler, termasuk karbohidrat, protein, lipid dan asam nukleat.

Mekanisme terbentuknya radikal bebas dapat dimulai oleh banyak hal, baik yang bersifat endogen maupun eksogen. Reaksi selanjutnya adalah peroksidasi lipid membran dan sitosol yang mengakibatkan terjadinya serangkaian reduksi asam lemak sehingga terjadi kerusakan membran dan organel sel.  Peroksidasi (otooksidasi) lipid bertanggung jawab tidak hanya pada kerusakan makanan, tapi juga menyebabkan kerusakan jaringan in vivo karena dapat menyebabkan kanker, penyakit inflamasi, aterosklerosis, dan penuaan. Efek merusak tersebut akibat produksi radikal bebas (ROO•, RO•, OH•) pada proses pembentukan peroksida dari asam lemak. Peroksidasi lipid merupakan reaksi berantai yang memberikan pasokan radikal bebas secara terus-menerus yang menginisiasi peroksidasi lebih lanjut. Proses secara keseluruhan dapat digambarkan sebagai berikut :

 a. Inisiasi

ROOH + logam(n)  → ROO• + Logam(n-1) + H+

X• + RH  → R• + XH

b. Propagasi

R• + O2   → ROO•

ROO• + RH  → ROOH + R•

c. Terminasi

ROO• + ROO•  → ROOR + O2

ROO• + R•  → ROOR

R• + R•  → RR     dan seterusnya

Daya perusak radikal bebas dengan demikian jauh lebih besar dibandingkan dengan oksidan biasa. Karena reaktifitasnya yang tinggi, radikal bebas tak stabil dan berumur sangat pendek sehingga sulit dideteksi kecuali dengan metoda-metoda khusus seperti pengukuran EPR (Electron Paramagnetic Resonance ). Walaupun reaktifitas radikal bebas pada umumnya cukup tinggi sehingga berumur pendek, namun ada beberapa jenis radikal bebas yang relatif stabil. Salah satu contoh adalah radikal bebas vitamin E. Berkat struktur molekulnya yang memungkinkan terjadinya resonansi, radikal vitamin E tak perlu reaktif, sehingga dapat berfungsi sebagai peredam (quencer).

Dalam kimia organik, peroksida adalah suatu gugus fungsional dari sebuah molekul organik yang mengandung ikatan tunggal oksigen-oksigen (R-O-O-R'). Jika salah satu dari R atau R' merupakan atom hidrogen, maka senyawa itu disebut hidroperoksida (R-O-O-H). Karena prekursor molekuler dari proses inisiasi adalah produk hidroksiperoksida (ROOH), peroksidasi lipid merupakan reaksi berantai yang sangat berpotensi memiliki efek menghancurkan. Untuk mengontrol dan mengurangi peroksidasi lipid, digunakan senyawa yang bersifat antioksidan.

Sumber Radikal Bebas

Sumber radikal bebas bisa berasal dari proses metabolisme dalam tubuh (internal) dan dapat berasal dari luar tubuh (eksternal). Dari dalam tubuh mencakup superoksida (O2*), hidroksil (*OH), peroksil (ROO*), hidrogen peroksida (H2O2), singlet oksigen (1O2), oksida nitrit (NO*), dan peroksinitrit (ONOO*). Dari luar tubuh antara lain berasal dari: asap rokok, polusi, radiasi, sinar UV, obat, pestisida, limbah industri, dan ozon.

Sumber Internal	Sumber Eksternal
Mitokondria Fagosit Xantine oksidase Reaksi yang melibatkan besi dan logam transisi lainnya Arachidonat pathway Peroksisom Olah raga Peradangan Iskemia/reperfusi	Rokok Polutan lingkungan Radiasi Obat-obatan tertentu, pestisida dan anestesi dan larutan industri Ozon

Dampak Negatif

Banyak teori pada proses penuaan, radikal bebas merupakan salah satu aspek penyebab penuaan sel yang ditandai dengan penimbunan pigmen lipofusin intrasel terutama pada jantung, hati dan otak. Pigmen ini berasal dari hasil peroksidasi polilipid tak jenuh membran seluler dalam jangka waktu yang lama dan menyebabkan akumulasi radikal bebas yang terbentuk secara fisiologik dan merupakan hasil reaksi agen eksogen.

Peroksidasi molekul lemak selalu mengubah atau merusak struktur molekul lemak. Selain sifat peroksidasi membran lemak yang secara alami menghancurkan dirinya sendiri, aldehida yang terbentuk dapat menimbulkan ikatan silang pada protein. Apabila lemak yang rusak adalah konstituen suatu membran biologis, susunan lapis ganda lemak yang kohesif dan organisasi struktural akan terganggu.

Radikal bebas lebih berbahaya dibanding dengan oksidan yang bukan radikal. Hal ini disebabkan oleh kedua sifat radikal bebas, yaitu reaktifitas yang tinggi dan kecenderungannya membentuk radikal baru, yang pada gilirannya apabila menjumpai molekul lain akan membentuk radikal baru lagi, sehingga terjadilah rantai reaksi (chain reaction) Reaksi rantai tersebut baru berhenti apabila radikal bebas tersebut dapat diredam (quenched).

 

 Gambar : Sistem oksigen aktif

Pertanyaan :

      1.  Bagaimana cara untuk menghindari kerusakan  oksidatif dari produksi superoxide (O₂) ?

2. Radikal Hidroksil (^.OH ) dapat merusak tiga jenis senyawa yang penting untuk mempertahankan integritas sel, salah satunya yaitu protein. Pertanyaan saya ialah jelaskan bagaimana dampak negatif yang di timbulkan terhadap protein ?