Reaksi Atom Radikal

        Reaksi Atom Radikal

Oleh : Athi Inayah (14640001)

1.      Pengertian Radikal Bebas

Radikal bebas merupakan suatu atom, molekul atau ion yang mempunyai elektron yang tak berpasangan. Elektron yang tak berpasangan ini membuat radikal bebas sangat reaktif terhadap senyawa lain atau terhadap sejenisnya.

Radikal bebas adalah atom atau molekul yang mempunyai elektron yang tidak berpasangan pada orbital terluarnya dan dapat berdiri sendiri (Clarkson and Thompson, 2000). Kebanyakan radikal bebas bereaksi secara cepat dengan atom lain untuk mengisi orbital yang tidak berpasangan, sehingga radikal bebas normalnya berdiri sendiri hanya dalam periode waktu yang singkat sebelum menyatu dengan atom lain. Radikal bebas merupakan suatu atom atau gugus atom yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan, bersifat sangat reaktif dan mempunyai energi yang tinggi. Simbol dari suatu radikal bebas adalah sebuah titik yang menggambarkan elektron yang tidak berpasangan (Fessenden, 1986). Senyawa radikal bebas sangat reaktif dan selalu berusaha mencari  pasangan elektron agar kondisinya stabil (Subeki,1998). Kelompok radikal bebas antara lain superoxide anion (O₂·), hydroxyl radicals (OH·), dan peroxyl radicals (RO₂·). Non radikal misalnya hydrogen  peroxide (H₂O₂ ), dan organic peroxides (ROOH). Senyawa oksigen reaktif ini dihasilkan dalam proses metabolism oksidatif dalam tubuh misalnya pada proses oksidasi makanan menjadi energi.

Bentuk radikal bebas yang lain adalah hydroperoxyl (HO₂·), alkoxyl (RO·), carbonate (CO₃·-), carbon dioxide (CO₂·-), atomic chlorine (Cl·), dan nitrogen dioxide (NO₂·) (Halliwell and Whiteman, 2004).

2.      Sumber Radikal Bebas

Radikal dapat terbentuk secara endogen dan eksogen. Radikal endogen terbentuk dalam tubuh melalui proses metabolisme normal di dalam tubuh. Contoh dari radikal endogen adalah radikal bebas yang terbentuk sebagai sisa  proses metabolisme (proses pembakaran), protein, karbohidrat, dan lemak yang kita konsumsi.

Pembentukan radikal bebas secara endogen juga dapat dihasilkan dari latihan fisik otot. Radikal bebas dapat terbentuk selama dan setelah latihan oleh otot yang berkontraksi serta jaringan yang mengalami iskemik-reperfusi (Chevion dkk., 2003). Pembentukan radikal bebas terutama dihasilkan oleh otot rangka yang berkontraksi (Powers and Jackson, 2008). Selama melakukan latihan fisik maksimal, konsumsi oksigen tubuh meningkat dengan cepat. Penggunaan oksigen oleh otot selama latihan fisik maksimal dapat meningkat sekitar 100–  200 kali dibandingkan saat istirahat (Chevion dkk., 2003). Saat fosforilasi oksidatif di dalam mitokondria, oksigen direduksi oleh sistem transport elektron mitokondria untuk membentuk adenosin trifosfat (ATP) dan air. Selama proses fosforilasi oksidatif ini sekitar 2% molekul oksigen dapat berikatan dengan elektron tunggal yang bocor dari karier elektron  pada rantai pernafasan, sehingga membentuk radikal superoksida(O2.). Radikal superoksida yang terbentuk ini akan membentuk hidrogen peroksida (H2O2) dan hidroksil reaktif (OH.) dengan cara berinteraksi dengan logam transisi reaktif seperti tembaga dan besi (Singh, 1992). Sementara radikal eksogen berasal dari bahan pencemar yang masuk kedalam tubuh melalui pernafasan, pencernaan, dan penyerapan melalui kulit. Contoh dari radikal eksogen adalah polusi udara, asap kendaraan, sinar UV, asap rokok (Miller, 1996). Radikal bebas, baik endogen maupun eksogen, dapat merupakan etiologi  berbagai macam penyakit degenerative seperti penyakit jantung arteri, stroke, rheumatoid artritis, diabetes dan kanker (Haris & Shivanandappa, 2006). Radikal  bebas dan juga spesies oksigen reaktif lainnya dihasilkan secara terus-menerus melalui proses fisiologis yang normal, terlebih lagi dalam keadaan patologis. Tubuh memiliki sistem pertahanan internal terhadap radikal bebas yakni antioksidan (Singh, 1992). Fungsi utama antioksidan adalah menunda oksidasi molekul - molekul lain dengan menghambat reaksi rantai oksidasi radikal bebas  pada tahap inisiasi atau propagasi karenanya mampu mengurangi kerusakan oksidatif tubuh manusia.

Radikal bebas dalam jumlah normal bermanfaat bagi kesehatan, misalnya: memerangi peradangan, membunuh bakteri, dan mengendalikan tonus otot polos  pembuluh darah serta organ-organ dalam tubuh (Yuwono, 2009). Radikal bebas dan senyawa oksigen reaktif yang diproduksi dalam jumlah yang normal, penting untuk fungsi biologis, seperti sel darah putih yang menghasilkan H₂O₂ untuk membunuh beberapa jenis bakteri dan jamur serta pengaturan pertumbuhan sel, namun ia tidak menyerang sasaran spesifik, sehingga ia juga akan menyerang asam lemak tidak jenuh ganda dari membrane sel, organel sel, atau DNA, sehingga dapat menyebabkan kerusakan struktur dan fungsi sel. Sementara dalam jumlah berlebih mengakibatkan stress oksidatif. Keadaan tersebut dapat menyebabkan kerusakan oksidatif mulai dari tingkat sel,  jaringan, hingga ke organ tubuh yang mempercepat terjadinya proses penuaan dan munculnya penyakit (Yuwono, 2009). Namun tubuh diperlengkapi oleh seperangkat sistem pertahanan untuk menangkal serangan radikal bebas atau oksidan sehingga dapat membatasi kerusakan yang diakibatkan oleh radikal  bebas. Sistem pertahanan antioksidan ini antara lain adalah enzim  Superoxide  Dismutase  (SOD) yang terdapat di mitokondria dan sitosol,  Glutathione  Peroxidase  (GPX),  Glutathione  reductase, dan catalase (Singh, 1992).

3.      Pembentukan Radikal Bebas

Reaksi yang dapat menghasilkan radikal antara lain:

1.      Fotolisis

Syarat utama dari reaksi fotolisis adalah senyawa dapat menyerap energi pada daerah ultraviolet atau tampak.

Fotolisis adalah metode untuk memisahkan molekul yang lebih kecil dengan menggunakan sinar. Cahaya dapat membawa fregmentasi senyawa jika panjang gelombang cahaya menyala sesuai dengan energi yang lebih besar dari ikatan yang akan diputus dan mnyebabkan eksitasi electronik molekul yang bersangkutan.

Keuntungan fotolisis dibandingkan dengan thermolisis

a.        Memberikan peluang untuk pemutusan hemolisis yang sulit dilakukan oleh thermolisis

b.      Energi pada satu tingkat tertentu dapat dialihkan kesuatu molekul sehingga tidak terjadi reaksi pirolisis

2.      Thermolisis

Reakis thermolisis yang menghasilkan radikal bebas pada umumnya memeliki energi disosiasi ikatan ≤165 Kj/mol

           Dua jenis senyawa terdisosiasi yang dapat menghasilkan radikal bebas pada suhu sedang:

           (i) senyawa yang memiliki ikatan intrinsik lemah seperti dialkil peroixides (D_O-O = 155 KJ mol-1), dan

           (ii) senyawa yang, pada fragmentasi, membentuk produk yang sangat terikat,

           seperti AIBN yang melepas N₂.

3.      Redoks

Reaksi redoks yang dapat menghasilkan radikal melibatkan perpindahan satu electron.

Ikatan kovalen dapat diputus oleh proses transfer elektron baik dengan menerima

elektron dari donor atau menyumbangkan elektron ke akseptor.

4.      Mekanisme Pembentukan Radikal Bebas

Mekanisme reaksi radikal bebas dapat dibagi menjadi 3, yaitu:

1.      Tahap inisiasi adalah pembentukan awal dari radikal-radikal bebas (Fessenden, 1986).

2.       Tahap Propagasi Pembentukan radikal bebas akan mengakibatkan terbentuknya radikal baru dengan suatu reaksi yang disebut reaksi rantai (Fessenden, 1986). Secara teoritis, proses ini akan berlangsung terus menerus karena sebuah Cl •  akan mengalami reaksi yang menyebabkan terbentuknya sebuah Cl • yang lain (Fessenden, 1986).

3.      Terminasi Reaksi rantai yang terjadi akan berhenti pada tahap terminasi yaitu ketika radikal bebas bergabung dengan radikal bebas yang lain sehingga tidak membentuk radikal bebas yang baru (Fessenden, 1986)

CONTOH

            H₂O + hv    à    • OH + H•           (Inisiasi)

H• + O­₂  à  HO₂ •                      (propagasi)

Reaksi Terminasi

2 •OH à H₂O₂

            2 H•    à H₂

HO₂ • +  • OH à H₂O + O₂

2HO₂•  à H₂O₂ +O₂

 Sumber :

Chevion S, Moran DS, Heled Y, Shani Y, Regrev G, Abbou B, Berensthein E, Stadtman ER, Epstein Y. 2003. Plasma antioxidant status and cell injury after severe physical exercise, Proc.Nati.Acad.Sci.USA,vol 100, Issue9, 5119-5123.

Clarkson, P. M., Thompson, H. S. 2000. Antioxidants: What Role Do They Play In Physical Activity And Health .J. ClinNutr. Biochem, 72.

Fessenden, R .J danFessenden, J. S , 1986. Kimia Organik. Edisi Ketiga. Jilid2. Erlangga. Jakarta.

Halliwell, B. danWhiteman, M. 2004. Measuring Reactive Species and Oxidative Damage in Vivo and in Cell Culture: How Should You do it and What  do The Results Mean.

J Pharmacol, 142.

 Haris, R. and Shivanandappa, T. 2006. Antioxidant Activity and Hepatoprotective Potential of PhyllanthusNiruri. J. Food Chem., 95.

Miller, N.D. 1996.Antioxidant Flavonoid Structural Usage Alternative Medical  Review I 

(2), 103-111.

Powers SK Jakcson MJ. 2008. Exercise-induced oxidative stress : Cellular  mechanism and impact on muscle force production. Physiol Rev 88:1243-1276.

Singh, V. S. 1992. A Current Perspective on Nutrition and Exercise. J Nutr, 122, 760-65.

Subeki. 1998. Pengaruh Cara Pemasakan Terhadap Kendungan Antioksidan Beberapa Macam Sayuran Serta Daya Serap dan Retensinya Pada Tikus Percobaan. Tesis. Program Pascasarjana, IPB. Bogor.

Yuwono, A. 2009. Antioxidant and Health Desease. http://Farmatology.Org/Specialtmedic/Intermist, Diakses pada 13 Oktober  2017.