RADIKAL BEBAS

Nama : Gunawan

Nim   : F1C111035

Prodi : Kimia

Sains Dan Teknologi

RADIKAL BEBAS

1.     Pengertian Radikal Bebas

Radikal bebas adalah Molekul oksigen yang dalam interaksinya dengan molekul lain kehilangan sebuah elektron di lingkaran terluar orbitnya sehingga jumlah eletronnya ganjil.

Gambar 1. Struktur kimia radikal bebas

2.     Struktur kimia radikal bebas

Radikal bebas dapat terbentuk in-vivo dan in-vitro secara :

1. Pemecahan satu molekul normal secara homolitik menjadi dua. Proses ini jarang

terjadi pada sistem biologi karena memerlukan tenaga yang tinggi dari sinar

ultraviolet, panas, dan radiasi ion.

2. Kehilangan satu elektron dari molekul normal

3. Penambahan elektron pada molekul normal

Pada radikal bebas elektron yang tidak berpasangan tidak mempengaruhi muatan elektrik

dari molekulnya, dapat bermuatan positif, negatif, atau netral.

3.     Tipe radikal bebas dalam tubuh

Radikal bebas terpenting dalam tubuh adalah radikal derivat dari oksigen yang disebut

kelompok oksigen reaktif (reactive oxygen species/ROS).

Termasuk didalamnya adalah

triplet (3O2), tunggal (singlet/1O2), anion superoksida (O2.-), radikal hidroksil (-OH), nitrit

oksida (NO-), peroksinitrit (ONOO-), asam hipoklorus (HOCl), hidrogen peroksida

(H2O2), radikal alkoxyl (LO-), dan radikal peroksil (LO-2).

Radikal bebas yang mengandung karbon (CCL3-) yang berasal dari oksidasi radikal

molekul organik. Radikal yang mengandung hidrogen hasil dari penyerangan atom H (H-). Bentuk lain adalah radikal yang mengandung sulfur yang diproduksi pada oksidasi glutation menghasilkan radikal thiyl (R-S-). Radikal yang mengandung nitrogen juga ditemukan, misalnya radikal fenyldiazine.^2,3

4.     Radikal bebas biologis

Kelompok oksigen reaktif
O2 ·OH ROO· H2O2 1O2 NO· ONOO                         HOCl	Radikal Superoksida (Superoxide radical) Radikal hidroksil (Hydroxyl radical) Radikal peroksil (Peroxyl radical) Hydrogen peroksida (Hydrogen peroxide) Oksigen tunggal (Singlet oxygen) Nitrit oksida (Nitric oxide) Nitrit peroksida (Peroxynitrite) Asam hipoklor (Hypochlorous acid)

5.     10 jenis radikal bebas

A.    Asap rokok : Oksidan dalam rokok mempunyai jumlah yang cukup untuk memainkan peranan yang besar terjadinya kerusakan saluran napas. Diperkirakan bahwa setiap hisapan rokok mempunyai bahan oksidan dalam jumlah yang sangat besar, meliputi aldehida, epoxida, peroxida, dan radikal bebas lain yang mungkin cukup berumur panjang dan bertahan hingga menyebabkan kerusakan alveoli paru.

Bahan lain seperti nitrit oksida, radikal peroksil, dan radikal yang mengandung karbon ada dalam fase gas. Juga mengandung radikal lain yang relatif stabil dalam fase tar.

B.     Polusi udara : Polusi dari kendaraan bermotor, industri, asap rokok, mesin foto copy, pendingin ruangan, dan makanan yang tidak sehat, merupakan sumber radikal bebas yang berbahaya bagi tubuh manusia. Selain itu, proses alami respirasi dan fungsi metabolisme yang buruk di dalam tubuh, juga menjadi penyebab internal meningkatkan radikal bebas dalam tubuh.

C.     Radiasi UV  : Matahari memancarkan sinar dengan radiasi panjang gelombang dengan rentang yang sangat lebar, tetapi yang masuk ke bumi dan mendapat perhatian khusus adalah sinar ultra violet yang memiliki energi cukup besar yang dapat memicu bahkan menimbulkan radikal bebas dalam tubuh terutama kulit.

D.    Pestisida : Pestisida kimia merupakan bahan beracun yang sangat berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan. Hal ini disebabkan pestisida bersifat polutan dan menyebarkan radikal bebas yang dapat menyebabkan kerusakan organ tubuh seperti mutasi gen dan gangguan syaraf pusat. Disamping itu residu kimia yang beracun tertinggal pada produk pertanian dapat memicu kerusakan sel, penuaan dini dan munculnya penyakit degeneratif.

E.     Obat-obatan : Beberapa macam obat dapat meningkatkan produksi radikal bebas dalam bentuk peningkatan tekanan oksigen. Bahan-bahan tersebut bereaksi bersama hiperoksia dapat mempercepat tingkat kerusakan. Termasuk didalamnya antibiotika kelompok quinoid atau berikatan logam untuk aktivitasnya (nitrofurantoin), obat kanker seperti bleomycin, anthracyclines (adriamycin), dan methotrexate, yang memiliki aktifitas pro-oksidan. Selain itu, radikal juga berasal dari fenilbutason, beberapa asam fenamat dan komponen aminosalisilat dari sulfasalasin dapat menginaktifasi protease, dan penggunaan asam askorbat dalam jumlah banyak mempercepat peroksidasi lemak.

F.      Olahraga berlebihan : Olahraga berlebihan akan membuat tubuh membutuhkan suplai oksigen yang sangat banyak, sehingga peningkatan ini akan memicu timbulnya radikal bebas dalam tubuh. Jika gaya olahraga semacam ini dilakukan dengan frekuensi yang sering, maka akan terjadi penumpukan radikal bebas dalam tubuh. Radiasi : Radioterapi memungkinkan terjadinya kerusakan jaringan yang disebabkan oleh radikal bebas. Radiasi elektromagnetik (sinar X, sinar gamma) dan radiasi partikel (partikel elektron, photon, neutron, alfa, dan beta) menghasilkan radikal primer dengan cara memindahkan energinya pada komponen seluler seperti air. Radikal primer tersebut dapat mengalami reaksi sekunder bersama oksigen yang terurai atau bersama cairan seluler.

G.    Autoksidasi : Autoksidasi merupakan produk dari proses metabolisme aerobik. Molekul yang mengalami autoksidasi berasal dari katekolamin, hemoglobin, mioglobin, sitokrom C yang tereduksi, dan thiol. Autoksidasi dari molekul diatas menghasilkan reduksi dari oksigen diradikal dan pembentukan kelompok reaktif oksigen. Superoksida merupakan bentukan awal radikal. Ion ferrous (Fe II) juga dapat kehilangan elektronnya melalui oksigen untuk membuat superoksida dan Fe III melalui proses autoksidasi.

H.    Oksidasi enzimatik : Beberapa jenis sistem enzim mampu menghasilkan radikal bebas dalam jumlah yang cukup bermakna, meliputi xanthine oxidase (activated in ischemia-reperfusion), prostaglandin synthase, lipoxygenase, aldehyde oxidase, dan amino acid oxidase. Enzim myeloperoxidase hasil aktivasi netrofil, memanfaatkan hidrogen peroksida untuk oksidasi ion klorida menjadi suatu oksidan yang kuat asam hipoklor.

I.       Respiratory burst  : Sel fagositik menggunakan oksigen dalam jumlah yang besar selama fagositosis. Lebih kurang 70-90 persen penggunaan oksigen tersebut dapat diperhitungkan dalam produksi superoksida. Fagositik sel tersebut memiliki sistem membran bound flavoprotein cytochrome-b-245 NADPH oxidase. Enzim membran sel seperti NADPH-oxidase keluar dalam bentuk inaktif. Paparan terhadap bakteri yang diselimuti imunoglobulin, kompleks imun, komplemen 5a, atau leukotrien dapat mengaktifkan enzim NADPH-oxidase. Aktifasi tersebut mengawali respiratory burst pada membran sel untuk memproduksi superoksida. Kemudian H2O2 dibentuk dari superoksida dengan cara dismutasi bersama generasi berikutnya dari OH dan HOCl oleh bakteri.

6.     Pembentukan radikal bebas dalam sel

Radikal bebas diproduksi dalam sel yang secara umum melalui reaksi pemindahan elektron, menggunakan mediator enzimatik atau non-enzimatik. Produksi radikal bebas dalam sel dapat terjadi secara rutinmaupun sebagai reaksi terhadap rangsangan. Secara rutin adalah superoksida yang dihasilkan melalui aktifasi fagosit dan reaksi katalisa seperti ribonukleotida reduktase.

Sedang pembentukan melalui rangsangan adalah  kebocoran superoksida, hidrogen peroksida dan kelompok oksigen reaktif (ROS) lainnya  pada saat bertemunya bakteri dengan fagosit teraktifasi. Pada keadaan normal sumber  tama radikal bebas adalah kebocoran elektron yang terjadi dari rantai transport elektron, misalnya yang ada dalam mitokondria dan endoplasma retikulum dan molekul oksigen yang menghasilkan superoksida.

Dalam kondisi yang tidak lazim seperti radiasi ion, sinar ultraviolet, dan paparan energi

tinggi lainnya, dihasilkan radikal bebas yang sangat berlebihan.

Gambar 2. Sistem oksigen aktif

7.      Pertahanan sel terhadap radikal bebas

Sifat reaktif yang tersebar dari sistem pembentukan radikal dalam sel menyebabkan

evolusi mekanisme pertahanan terhadap efek perusakan suatu bahan teroksidasi kuat.

Gambar dibawah ini menunjukkan aktifitas enzim intraseluler tersebut.

SOD (superoksida dismutase dan katalase) mengkatalisasi dismutasi dari superoksida dan

hidrogen peroksida. GSH (glutation) peroksidase mereduksi peroksida hidrogen dan

organik menjadi air dan alkohol.

GSH S-transferase melakukan pemindahan residu glutation menjadi metabolit

elektrofilik reaktif dari xenobiotic. Produksi glutation teroksidasi (GSSG) direduksi secara cepat oleh reaksi yang menggunakan NADPH yang dihasilkan dari berbagai sistem intraseluler, diantaranya hexose-monophosphate shunt. Berbagai isoenzim organel spesifik dari dismutase superoksida juga ditemukan. SOD Zn, Cu merupakan sitoplasmik, sedangkan enzim Zn, Mn mitokondrial. Isoenzim ini tidak ditemukan dalam cairan ekstraseluler.

Gambar 3. Enzim-enzim pertahanan antioksidan

Beberapa bahan tereduksi (tabel 2) juga bekerja sebagai antioksidan, reduksi kelompok  radikal aktif seperti radikal peroksi dan hidroksi menjadi bentuk yang kurang reaktif  misalnya air. Seperti halnya pembangkitan kembali oksigen singlet. Penggabungan

tersebut juga mengakhiri reaksi radikal berantai.

Pertahanan antioksidan kimiawi bagai pedang bermata dua. Pertama, saat bahan tereduksi  menjadi radikal maka derivat radikalnya juga terbentuk.

 Sehingga, jika suatu radikal sangat tidak stabil, reaksi radikal berantai mungkin akan berlanjut. Kedua, bahan tereduksi dapat mereduksi oksigen menjadi superoksida atau peroksida merupakan radikal hidroksil dalam reaksi auto-oksidasi. Ascorbat dan asam urat dapat berfungsi sebagai anti oksidan, ikut serta secara langsung dalam auto-oksidasi, baik melalui reduksi aktifator oksigen lain seperti rangkaian logam transisi atau quinone, atau bertindak sebagai kofaktor enzim.

Proses tersebut dapat melibatkan kemampuan askorbat untuk depolimerisasi DNA,

hambatan Na+/K+ ATPase otak, potensiasi toksisitas paraquat, dan sebagai mediator

peroksidasi lemak. Juga mempunyai kontribusi kelainan patofisiologi dari metabolisme purin. Sifat yang sesungguhnya campuran pro atau antioksidan untuk bahan pereduksi khusus adalah integrasi kompleks dari beberapa faktor.

Pada kasus zat pembersih radikal hidroksil, produk dari interaksi radikal dengan antioksidan umumnya kurang reaktif dibanding radikal hidroksil. Radikal yang terbentuk tersebut cukup stabil dan dalam konsentrasi cukup tinggi namun dapat terjadi mekanisme seperti pada glutation dan superoksida. pH sangat mempengaruhi reduksi langsung oksigen menjadi superoksida oleh senyawa sulfidril, sedangkan faktor lokal lainnya seperti konsentrasi molar dari molekul oksigen juga punya peranan penting.

Oksigen singlet dan bagian triplet molekul yang tereksitasi mungkin disempurnakan

melalui interaksi bersama sistem konjugasi sistem diene seperti yang ditemukan pada  karoten, tokoferol, atau melanin. Seperti antioksidan pereduksi, senyawa tersebut dapat juga menghasilkan jenis elektron aktif dan mungkin juga penyakit

8.     Pencegahan

- Pola hidup sehat dan cerdas. Pola hidup sehat dan cerdas dapat menghindari ancaman bahaya radikal bebas dalam tubuh seperti hindari polusi dan berhenti merokok. Tubuh manusia dapat menetralisir radikal bebas ini, hanya saja bila jumlahnya berlebihan, maka kemampuan untuk menetralisirnya akan semakin berkurang. Merokok adalah kegiatan yang secara sengaja memasukkan berbagai jenis zat berbahaya yang dapat meningkatkan jumlah radikal bebas ke dalam tubuh. Tubuh manusia didesain untuk menerima asupan yang bersifat alamiah, sehingga bila menerima masukan seperi asap rokok, akan berusaha untuk mengeluarkan berbagai racun kimiawi ini dari tubuh melalui proses metabolisme, tetapi proses metabolisme ini pun sebenarnya menghasilkan radikal bebas.

- Berolah raga dengan intensitas rendah dan hindari olahraga berlebihan. Olahraga teratur dan tidak berlebihan dapat membantu mengatasi radikal bebas dalam tubuh. Tetapi sebaliknya olahraga berlebihan akan membuat tubuh membutuhkan suplai oksigen yang sangat banyak, sehingga peningkatan ini akan memicu timbulnya radikal bebas dalam tubuh. Jika sudah merasa lelah, sebaiknya beristirahatlah sebentar dan atur pernafasan agar normal kembali. Meningkatkan ketahanan tubuh kita secara bertahap melalui program latihan olah raga dengan intensitas rendah yang disarankan seperti jalan cepat, jogging, berenang, dan bersepeda statis dapat meningkatkan enzim antioksidan endogen seperti enzim superoksid dismutase, glutation peroksidase dan katalase untuk mencegah kerja setiap radikal bebas yang merusak.

Ada beberapa pedoman dasar yang dapat kita pergunakan untuk merencanakan program latihan olahraga dengan intensitas rendah ini yaitu berolah raga dengan frekwensi 3 - 5 kali dalam satu minggu dan lama berolah raga 45 - 60 menit

- Konsumsi sayur dan buah. Buah dan sayur adalah sumber antioksidan terbaik. Antioksidan merupakan zat yang mampu memperlambat atau mencegah proses oksidasi. Zat ini secara nyata mampu memperlambat atau menghambat oksidasi zat yang mudah teroksidasi meskipun dalam konsentrasi rendah. Antioksidan adalah senyawa-senyawa yang melindungi sel dari efek berbahaya radikal bebas oksigen reaktif jika berkaitan dengan penyakit, radikal bebas ini dapat berasal dari metabolisme tubuh maupun faktor eksternal lainnya. Komponen kimia yang berperan sebagai antioksidan adalah senyawa golongan fenolik dan polifenolik. Senyawa-senyawa golongan tersebut banyak terdapat dialam, terutama pada tumbuh-tumbuhan, dan memiliki kemampuan untuk menangkap radikal bebas. Antioksidan yang banyak ditemukan pada bahan pangan, antara lain vitamin E, vitamin C, dan karotenoid. Pengunaan vitamin dan suplemen makan tergantung dari pada usia, jenis kelamin, tingkat kegiatan, bobot badan serta kondisi tubuh dan penyakit yang sedang diderita.

Inilah pertanyaan yang dapat timbul mengenai radikal bebas:
Bagaimana hubungan antara teori radikal bebas dan pemikiran afinitas kimia terhadap valensi atom?

Jawaban :

radilak bebas adalah atom atau molekul yang mempunyai elektron yang tidak berpasangan sehingga sangat tidak stabil,agar menjadi stabil radikal bebaas akan berikan dengan atom atau molekul lain membentuk senyawa, dan

pada afinitas kimia adalah kecenderungan/kemampuansuatu atom atau molekul untuk membentuk senyawa atau mengikat elekron. sehingga keduanya mempunya hubungan dengan valensi atom karena suatu atom dapat berikata dengan atom lain karena adanya afinitas kimia dan karena bersifat radikal bebas

SEMOGA BERMANFAAT