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 H2O2 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 karbon-

hidrogen 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

bebas lipidik.

Aterosklerosis, penyakit

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.