Kimia Organik " Radikal Bebas & Anti Oksidan"

RADIKAL BEBAS DAN ANTIOKSIDAN

APA ITU RADIKAL BEBAS ?

Radikal bebas adalah molekul yang kehilangan elektron, sehingga molekul tersebut menjadi tidak stabil dan selalu berusaha mengambil elektron dari molekul atau sel lain. Radikal bebas dapat dihasilkan dari hasil metabolisme tubuh dan faktor eksternal seperti asap rokok, hasil penyinaran ultra violet, zat kimiawi dalam makanan dan polutan lain. Penyakit yang disebabkan oleh radikal bebas bersifat kronis, yaitu dibutuhkan waktu bertahun-tahun untuk penyakit tersebut menjadi nyata. Contoh penyakit yang sering dihubungkan dengan radikal bebas adalah serangan jantung dan kanker. Untuk mencegah atau mengurangi penyakit kronis karena radikal bebas diperlukan antioksidan.

Sebenarnya, tubuh manusia dapat menetralisir radikal bebas ini, hanya saja bila jumlahnya terlalu berlebihan, maka kemampuan untuk menetralisirnya akan semakin berkurang. Merokok, misalnya, adalah kegiatan yang secara sengaja memasukkan berbagai racun kimiawi yang bersifat 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. Pada intnya, kegiatan merokok sama sekali tidak berguna bagi tubuh, walau pun dapat ditemui perokok yang berusia panjang.

Radikal bebas yang mengambil elektron dari sel tubuh manusia dapat menyebabkan perubahan struktur DNA sehingga timbullah sel-sel mutan. Bila perubahan DNA ini terjadi bertahun-tahun, maka dapat menjadi penyakit kanker. Tubuh manusia, sesungguhnya dapat menghasilkan antioksidan tetapi jumlahnya sering sekali tidak cukup untuk menetralkan radikal bebas yang masuk ke dalam tubuh. Atau sering sekali, zat pemicu yang diperlukan oleh tubuh untuk menghasilkan antioksidan tidak cukup dikonsumsi. Sebagai contoh, tubuh manusia dapat menghasilkan <span style=”color:#0000ff;”>Glutathione, salah satu antioksidan yang sangat kuat, hanya saja, tubuh memerlukan asupan vitamin C sebesar 1.000 mg untuk memicu tubuh menghasilkan glutahione ini. Keseimbangan antara antioksidan dan radikal bebas menjadi kunci utama pencegahan stres oksidatif dan penyakit-penyakit kronis yang dihasilkannya.

Sumber radikal bebas

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 H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> 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 keru

TIMBULNYA RADIKAL BEBAS PADA AKTIVITAS OLAHRAGA

Pada aktivitas fisik akan terjadi peningkatan konsumsi oksigen sampai 20 kali, hal ini disebabkan meningkatnya kebutuhan ATP, sedangkan persediaan ATP yang ada di intra seluler sangat terbatas. Sehingga akan terjadi terus menerus proses pembentuka ATP melalui proses oksidasi. Krebcycle, dan electron transport sistim. Pembentukan ATP memerlukan oksigen yang akan menerima electron pada saat intensitas aktivitas fisik naik maka kebutuhan oksigen untuk proses pembentukan ATP akan menjadi tinggi. ATP merupakan seumber energy yang langsung dapat di gunakan untuk kontraksi otot dalam aktivitas.Aktivitas fisik akan timbul senyawa oksigen reaktif. Senyawa oksigen reaktif berasal dari oksigen suatu senyawa yang dibutuhkan oleh semua organism aerobic termasuk manusia. Sebagian berbentuk radikal bebas seperti radikal hidroksil,radikal peroksil,ion superoksida.

Radikal bebas oksigen akan terbentuk pada metabolism yang normal. Pada proses fosforilasi oksidatif dan serangkaian reaksi pada metokondria akan terjadi pembentukan radikal bebas. Mitokondria adalah salah satu gudan atau pabrikpembuat \atp. ATP merupakan satu-satunya senyawa kimia berenergi tinggi yang dapat memberikan energy untuk semua fungsi dalam tubuh, selama intensitas aktivitas fisik meningkat kebutuhan energy juga akan meningkat,sehingga meningkatkan aliran elktron menuju rantai elketron di mitokondria. Tekanan parsial local oksigen akan menurun,akibatnya terjadi peningkatan kecepatan reaksi antara molekul oksigen,hydrogen dan tingginya penurunan yang sebanding dengan rantai transport electron selama aktivitas yang akan berakibat terjadi hutang oksigen. Dalam hal tertentu pengalihan electron tersebut berjalan kurang sempurna sehingga terjadi senyawa-senyawa oksigen yang sangat berbahaya,yang akan merusak sel apabila tak diredam. Hal seperti itu yang disebut oxidative stress.

AKIBAT RADIKAL BEBAS YANG BERLEBIHAN ?

Radikal bebas dapat merusak berbagai senyawa kimia yaitu asam amino bebas,protein,lipoprotein,didrat aran lipid,asam nukleat dan terganggunya fungsi:

1. Membrane sel teutama komponen penyusun membrane yang berupa asam lemak tak jenuh,merupakan bagian dari fosolipid glikolipid dan kolesterol. Asam lemak tak jenuh sangat mudah di ikat oleh radikal bebas dengan membentuk suatu radikal bebas lipida. Dalam suasana aerob radikal bebas lipida bereaksi dengan molekul oksigen membentuk radikal bebas radikal lipid perolsida.,selanjutnya akan mengikat atom hydrogen dari asam lemak tak jenuh,sehingga terbentuk lipida hiperoksida yang akan dapat merusak bagian sel dimana hidroperoksia berada. Dalam tubuh radikal bebas lipida akan terurai antaralain menjadi malondialdehida. Ini merupakan indicator bahwa dalam tubuh terdapat radikal bebas. Akibat kerusakan pada bagian dalam pembuluh darah akan memudahkan pengendapan berbagaio zat pada bagian yang mengalami kerusakan,termasuk kolesterol,sehingga dimungkinkan akan timbul athersklerosis.
2. Radikal bebas dapat mengakibatkan perubahan fluiditas membrane sel,sehingga transport antar membrane di dalam sel dan mekanisme sel terganggu.
3. Dapat melumpuhkan system enzim di dalam membrane maupun reseptor sehingga seluruh rangkaian metabolism terganggu
4. Kerusakan protein,telah diketahui bahwa asam amino dan protein bereaksi dengan radikal bebas,yang akan mengakibatkan kerusakan pada jaringan dimana protein berada. Diantara asam-asam amino penyusun protein yang paling rawan adalah sistein. Sistein mengandung gugusan sulfhidril(SH) yang sangat peka terhadap serangan radikal bebas seperti radikal hidroksil.
5. Radikal bebas merupakan salah satu sebab terjadinya mutasi spesifik pada DNA yang akan dapat menyebabkan penyakit kanker. Kerusakan dapat terjadi pada awal fase transisi dan permanen. Radikal hidroksil dapat menimbulkan berbagai perubahan pada DNA yang antara lain berupa:hidrosilasi basa timin dan sitosin,pembukaan inti purin dan pirimidin serta terputusnya rantai fosfodiester.

BAGAIMANA CARA MENGHADAPI RADIKAL BEBAS ?

Senjata yang paling ampuh untuk melawan atau memperlambat kerusakan akibat radikal bebas adalah dengan ANTIOKSIDAN. Ada dua macam antioksidan, yaitu antioksidan internal dan eksternal

1.Antioksidan internal yaitu atioksidan yang diproduksi oleh tubuh sendiri, disebut

pula sebagai &ldquo;Antioksidan Primer&rdquo; Secara alami tubuh mampu menghasilkan antioksidan sendiri, tetapi kemampuan ini pun ada batasnya. Sejalan bertambahnya usia, kemampuan tubuh untuk memproduksi antioksidan alami pun akan semakin berkurang. Hal ini lah yang menyebabkan stres oksidatif, yaitu suatu keadaan dimana jumlah radikal bebas melebihi kapasitas kemampuan netralisasi antioksidan. Yang termasuk Antioksidan primer ini adalah :

- Super Oxide Dismutase (SOD)

- Gluthation Peroxidase (GPx)

- Katalase (Cat)

2. Antioksidan eksternal tidak dihasilkan oleh tubuh tetapi berasal dari makanan seperti Vitamin A, beta karoten, Vitamin C, Vitamin E, Selenium, Flavonoid, dll. Antioksidan yang berasal dari makanan atau didapat dari luar tubuh disebut juga antioksidan sekunder.

Antioksidan

Antioksidan dapat didefinisikan sebagai suatu zat yang dapat menghambat / memperlambat proses oksidasi. Oksidasi adalah jenis reaksi kimia yang melibatkan pengikatan oksigen, pelepasan hydrogen, atau pelepasan elektron. Proses oksidasi adalah peristiwa alami yang terjadi di alam dan dapat terjadi dimana-mana tak terkecuali di dalam tubuh kita.

Manfaat Antioksidan

Berubahnya minyak menjadi tengik dan berubahnya warna coklat pada apel setelah dikupas adalah contoh proses oksidasi. Kedua hal tersebut dapat dicegah dengan pemberian antioksidan. Pencoklatan pada apel setelah dikupas atau pada just apel terjadi karena senyawa polifenol teroksidasi, bentuk polifenol teroksidasi ini nantinya dapat bergabung satu sama lain membentuk senyawa makromolekul berwarna coklat, dimana senyawa makromolekul ini nantinya bisa membuat jus apel menjadi keruh. Hal ini tentu saja tidak diinginkan di industri sebab akan mengurangi nilai estetika sebuah produk. Uraian diatas adalah contoh manfaat antioksidan bagi industri.

Lalu apa manfaat antioksidan bagi tubuh kita? Tubuh kita terdiri dari triliunan sel. Disetiap sel terjadi reaksi metabolisme yang sangat kompleks. Diantara reaksi metabolisme tersebut melibatkan oksigen, seperti yang kita ketahui oksigen adalah unsur yang sangat reaktif. Keterlibatan oksigen dalam reaksi metabolisme di dalam sel dapat menghasilkan apa yang disebut sebagai “reaktif spesies oksigen” seperti H2O2, radikal bebas hydroksil (·OH), dan anion superoksida ( O2-).

Molekul-molekul ini memang diperlukan tubuh misalnya untuk menjalankan sistem metabolisme dan memberi signal pada sistem syaraf akan tetapi apabila jumlahnya berlebihan seperti pengaruh gaya hidup (merokok, stress, konsumsi obat, polusi lingkungan, pengaruh zat kimia tertentu pada tubuh, radiasi, dll) maka dapat merusak sel dengan cara memulai reaksi berantai lipid, mengoksidasi DNA dan protein. Oksidasi DNA berakibat adanya mutasi dan timbulnya kanker sedangkan oksidasi protein mengakibatkan nonaktifnya enzim yang dapat menghambat proses metabolisme. Disinilah pentinganya kita engkonsumsi antioksidan.

Cara Kerja Antioksidan

Jika di suatu tempat terjadi reaksi oksidasi dimana reaksi tersebut menghasilkan hasil samping berupa radikal bebas (·OH) maka tanpa adanya kehadiran antioksidan radikal bebas ini akan menyerang molekul-molekul lain disekitarnya. Hasil reaksi ini akan dapat menghasilkan radikal bebas yang lain yang siap menyerang molekul yang lainnya lagi. Akhirnya akan terbentuk reaksi berantai yang sangat membahayakan.

Berbeda halnya bila terdapat antioksidan. Radikal bebas akan segera bereaksi dengan antioksidan membentuk molekul yang stabil dan tidak berbahaya. Reaksi pun berhenti sampai disini.

Tanpa adanya antioksidan

Reaktan -> Produk + ·OH

• OH + (DNA,protein, lipid) -> Produk + Radikal bebas yang lain

Radikal bebas yang lain akan memulai reaksi yang sama dengan molekul yang ada diekitarnya.

Dengan adanya antioksidan

Reaktan -> Produk + ·OH

• OH + antioksidan -> Produk yang stabil

Mengapa antioksidan cenderung bereaksi dengan radikal bebas terlebih dahulu dibandingkan dengan molekul yang lain? Antioksidan bersifat sangat mudah teroksidasi atau bersifat reduktor kuat disbanding dengan molekul yang lain. Jadi keefektifan antioksidan bergantung dari seberapa kuat daya oksidasinya dibanding dengan molekul yang lain. Semakin mudah teroksidasi maka semakin efektif antioksidan tersebut.

Mekanan yang mengandung antioksidan:

1.      Betakarotin. Dapat ditemukan di banyak makanan berwarna oranye, seprti ubi merah, wortel, labu, aprikot, mangga dan sayuran berdaun hijau seperti bayam dan sawi.

2.      Lutein. Berlimpah ruah di sayuran berdaun hijau seperti bayam, kangkungdan sawi.

3.      Lycopene. Adalah antioksidan manjur yang dapat ditemukan pada tomat, semangka, jambu biji, pepaya, aprikot dan jeruk.

4.      Selenium. Merupakan zat besi yang dibutuhkan untuk meningkatkan fungsi salah satu sistem enzim antioksidan tubuh. Beras dan gandum adalah sumber utama selenium.

5.      Vitamin A. Banyak dikandung oleh hati, ubi, wortel, susu, kuning telur dan keju muzarella.

6.      Vitamin C. Bisa ditemukan melimpah di banyak buah dan sayuran seperti delima, kiwi, strawberry, parika hijau, kol, bayam, brokoli dan kangkung.

7.      Vitamin E. Terdapat pada almond, beberapa jenis minyak seperti minyak wheatgerm, minyak safflower, minyak jagung dan minyak kedelai, serta mangga, kacang dan brokoli.