TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Radikal Bebas
2.2.1 Definisi radikal bebas
Secara biokimia, proses pelepasan elektron dari suatu senyawa disebut
12
dapat menerima atau menarik elektron disebut oksidan. Oksidan dapat
mengganggu integritas sel karena dapat bereaksi dengan komponen-komponen sel
yang penting untuk mempertahankan kehidupan sel, maupun komponen struktural
Sering kali pengertian oksidan dan radikal bebas dianggap sama karena
keduanya memiliki kemiripan sifat. Kedua jenis senyawa ini memiliki aktivitas
yang sama dan memberikan akibat yang hampir sama tetapi dengan proses yang
berbeda (Winarsi, 2007). Walaupun ada kemiripan dalam sifatnya namun dari
sudut kimia keduanya harus dibedakan. Oksidan dalam pengertian ilmu kimia
adalah senyawa penerima elektron (electron acceptor), yaitu senyawa yang dapat
menarik elektron. Sebaliknya radikal bebas adalah atom molekul (kumpulan
atom) yang memiliki elektron yang tidak berpasangan atau unpaired electron.
Sifat radikal bebas yang mirip dengan oksidan adalah kecenderungannya untuk
menarik elektron. Itulah sebabnya, radikal bebas digolongkan dalam oksidan.
Namun tidak setiap oksidan adalah radikal bebas (Suryohudoyo, 2000)
Oksidan yang dapat merusak sel berasal dari berbagai sumber yaitu :
1. Yang berasal dari tubuh sendiri, yaitu senyawa yang berasal dari proses
fisiologis, namun oleh karena suatu sebab terdapat dalam jumlah banyak
2. Yang berasal dari proses peradangan.
3. Yang berasal dari luar tubuh seperti polutan, obat-obatan
Yang dimaksud dengan radikal bebas adalah suatu senyawa atau molekul
yang mengandung satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada orbital
luarnya. Radikal bebas lebih berbahaya dibandingkan dengan senyawa oksidan
13
2.2.2 Sifat-sifat radikal bebas
Radikal bebas memiliki dua sifat, yaitu :
1. Reaktivitas tinggi, karena kecenderungannya menarik elektron.
2. Mengubah suatu melokul menjadi suatu radikal bebas baru.
Berkaitan dengan tingginya reaktivitas senyawa radikal bebas
mengakibatkan molekul lain diubah menjadi senyawa radikal bebas baru. Radikal
bebas baru tersebut bila bertemu molekul lain akan membentuk radikal bebas baru
lagi yang berkurang reaktivitasnya. Hal tersebut terjadi berulangkali sehingga
Gambar 2.1Sumber Reactive Oxygen Species (ROS) dan Efek yang Ditimbulkan bagi Tubuh (Li, 2013)
ROS dikeluarkan sebagai hasil dari metabolism aerobic dalam mitochondria dan aktivasi dari xanthin oxidase, jenis sel dalam sistim kekebalan tubuh dapat menyebabkan produksi ROS. Levels ROS yang cukup diperlukan untuk mempertahankan kapasitas buffering allostatic redox (ABC), yang akanmeningkatkan kebugaran fisik.
14
akan terjadi reaksi berantai (chain reaction). Diantara senyawa oksigen
reaktif, radikal hidroksil merupakan senyawa yang paling berbahaya karena
reaktivitasnya sangat tinggi.
Radikal hidroksil dapat merusak tiga jenis senyawa yang penting untuk
memepertahankan integritas sel yaitu :
1. Asam lemak, khususnya asam lemak tak jenuh yang merupakan komponen
penting fosfolipid penyusun membran sel.
2. DNA, yang merupakan pembawa genetik sel.
3. Protein, yang memegang berbagai peran penting seperti enzim, reseptor,
antibodi, sitoskeleton.
Dari ketiga molekul target tersebut yang paling rentan terhadap serangan
radikal bebas adalah asam lemak tak jenuh. Senyawa radikal bebas di dalam tubuh
dapat merusak asam lemak tak jenuh ganda pada membran sel sehingga membran
sel menjadi rapuh, akhirnya terjadi kerusakan membran sel. Senyawa oksigen
reaktif ini juga mampu merusak membran sel pembuluh darah, sehingga terjadi
kerusakan dinding pembuluh darah dan dapat berakibat meningkatkan
pengendapan kolesterol dan menimbulkan aterosklerosis.
Jaringan lipid yang dirusak oleh senyawa radikal bebas akan membentuk
peroksida dan senyawa lain yang bersifat toksik, dimana peroksida ini dapat
merusak basa DNA dan mengacaukan sistim info genetika, yang dapat berlanjut
pada pembentukan sel kanker selain juga memicu munculnya penyakit
15
2.2.3 Tahapan terbentuknya radikal bebas
Secara umum, tahapan reaksi pembentukan radikal bebas melalui 3
tahapan reaksi (Winarsi, 2007) yaitu:
1. Tahap inisiasi, yaitu awal pembentukan radikal bebas.
Misal:
2 2 ---. Fe +++ + OH - + • OH 2. Tahap propagasi, yaitu pemanjangan rantai radikal.
3. Tahap terminasi, yaitu bereaksinya senyawa radikal dengan radikal lain atau
penangkap radikal, sehingga potensi propagasi rendah.
Reduksi oksigen memerlukan pengalihan empat elektron (elektron transfer).
Pengalihan ini tidak dapat sekaligus tetapi dalam empat tahapan, yang setiap
tahapan hanya melibatkan pengalihan satu elektron. Oleh karena oksigen hanya
dapat menerima satu elektron pada setiap tahap maka terjadi dua hal yaitu :
1. Kurangnya reaktif oksigen
2. Terjadinya senyawa senyawa oksigen reaktif seperti O • ( ion peroksida),
H O ( hydrogen peroksida ) , • OOH ( radikal peroksil)
Reaksi–reaksi di bawah ini merupakan pengalihan satu elektron senyawa-
senyawa oksigen. Pembentukan senyawa oksigen reaktif tersebut secara singkat
dapat sebagai berikut :
+ e- --- O - • ( ion peroksida)
+ e- + H+ ---• OOH (radikal peroksil)
+ 2e- + 2 H + --- H O (hydrogen peroksida)
+ 3 e- + 3H + --- • OH + H O (radikal hidroksil) Fe ++ + H O 2 2 2 2 O O O O 2 2 2 2 2 2 2
16
+ 4 e- + 4H+ ---2 H O
Dari reaksi–reaksi diatas terlihat bahwa ion superoksida, radikal peroksil,
hidrogen peroksida, dan radikal hidroksil terjadi karena pengalihan elektron yang
kurang sempurna pada saat terjadi reduksi oksigen.
2.2.4 Peranan radikal bebas dalam proses penuaan
Saat usia muda terdapat keseimbangan antara radikal bebas dan pertahanan
antioksidan, seiring dengan pertambahan usia keseimbangan terganggu, oleh
karena berkurangnya cadangan antioksidan dan produksi berlebih dari radikal
bebas (Saxena dan Lal, 2006). Senyawa oksigen reaktif diproduksi terus menerus
di dalam organisme aerobik sebagai hasil dari metabolisme energi normal. Target
utama radikal bebas adalah protein, asam lemak tak jenuh dan lipoprotein, serta
unsur DNA termasuk karbohidrat. Dari ketiga hal diatas yang paling rentan adalah
asam lemak tak jenuh. Senyawa radikal bebas dalam tubuh dapat merusak asam
lemak tak jenuh ganda pada membran sel, yang mengakibatnya sel menjadi rapuh
(Pasupathi, 2009).
Ketidakseimbangan antara jumlah antioksidan dan senyawa radikal bebas
akan mengakibatkan kerusakan stres oksidatif (Arief, 2010). Pada keadaan inilah
perusakan tubuh terjadi oleh radikal bebas. Senyawa radikal mengoksidasi dan
menyerang komponen lipid membran, senyawa ini merusak tiga jenis senyawa
yang penting untuk mempertahankan integritas sel seperti asam lemak tak jenuh
yang menyusun membran sel (fosfolipid), DNA (perangkat genetik) dan protein
(enzim, reseptor, antibodi) (Fouad, 2007). 2 O 2
17
Radikal bebas yang bereaksi dengan komponen biologis dalam tubuh akan
menghasilkan senyawa teroksidasi. Banyaknya senyawa teroksidasi dapat
digunakan sebagai indeks karakteristik stress oksidatif. Belleville-Nabet
melaporkan molekul DNA yang teroksidasi akan menyebabkan penuaan (aging)
dan kanker. Jika yang teroksidasi protein baik berupa enzim yang terinaktivasi
atau protein yang terpolarisasi, akan terjadi inflamasi (Winarsi, 2007)