Umi – Wening - WordPress.com

Report
STRES OKSIDATIF PADA
TUMBUHAN
Umi Kulsum Nur Qomariah
Wening Tri Utami
Fakultas Biologi
UNIVERSITAS GADJAH MADA
2013
Presented
at May 28 ‘13
Bentuk umum berupa
ROS (Reactive Oxygen
Species)
1O
OH.
2
O.-2
H2O2
Pembentukan oksigen singlet
Fotolisis air menghasilkan H+ dan O2
Pada kondisi ini oksigen berada pada kondisi
bentuk dasarnya yaitu
Oksigen triplet
Klorofil menyerap cahaya sehingga tereksitasi 
tingkat energi rendah (CHL)  klorofil dengan
tingkat energi tinggi (CHL*)
Klorofil triplet
Pada saat klorofil tereksitasi, 4 kemungkinan :
1. Energi dilepaskan dalam bentuk panas
2. Energi dimanfaatkan untuk fotokimia
3. Energi dilepaskan secara perlahan
(fluorescense)
4. Energi disalurkan ke molekul lain seperti
oksigen membentuk ROS yang bersifat
destructive
Presented at May 28 ‘13
Pembentukan Superoksida (O2-)
Pengaturan aktivasi dari Siklus Calvin
Benson dan kontrol aliran elektron
merupakan factor yang penting
dalam penentuan kondisi redoks dari
kelompok feredoksin.
Hal ini penting karena feredoksin dan
pembawa electron pada PSI
mempunyai potensial elektrokimia
negatif yang cukup untuk
mendonasikan electron ke oksigen
yang mengakibatkan formasi radikal
bebas dari superoksida
Presented at May 28 ‘13
Pembentukan hidrogen peroksida
(H2O2)
SOD
2O2- + 2H
H2O2 + O2
Hidrogen peroksida
diproduksi oleh dismutasi
radikal superoksida yang
dikatalis oleh SOD
(Superoxide dismutase)
Hidrogen peroksida
mempunyai toksisitas
rendah tp dapat bekerja
ditempat yang jauh dengan
produksinya
Pembentukan radikal hidroksil
(OH.)
Fe2+/Fe3+
H2O2 + O2-
OH. + OH- + O2
Radikal hidroksil dibentuk dari superoksida melalui
dengan bantuan Fe atau Cu
Radikal hidroksil lebih toksik daripada superoksida
karena dapat bereaksi dengan makromolekul
biologi yang tidak dapat dipulihkan oleh
metabolisme sel
Hanya dapat bereaksi dengan molekul yang ada
didekatnya, karena dikendalikan secara difusi
Presented at May 28 ‘13
Presented at May 28 ‘13
Penyebab ROS
 POLUTAN
 O3  Menyebabkan bleaching dan peroksidasi lipid
 SO2  Menyebabkan perubahan PH sitoplasma
 H2O + SO2  H2SO4
 Oksidasi Sulfit  Sulfat  meningkatkan O.-2
• HERBISIDA
Beberapa herbisida dapat menghasilkan ROS  secara
langsung ataupun penghambatan jalur biosintesis
Presented at May 28 ‘13
PENYEBAB ROS
 LOGAM BERAT
 Fe
 Mengkatalisis hidroksil radikal dan oksigen toksik
 CU 2+
 Lipid Peroxidation
 Bleaching
 Penurunan kalase endogen
 Cadmium (Cd)
 Menurunkan klorofil
 Menginduksi lipoxygenase –I SOD dan CAT
Presented at May 28 ‘13
KERUSAKAN
OKSIDATIF
SELULER
Presented at May 28 ‘13
PEROKSIDASI LIPID
• Perubahan struktur membran
Perubahan fluiditas membran dan komunikasi seluler
Perubahan signaling protein di membran
Peningkatan permeabilitas ion
• Oksidasi Lipid membran oleh lox (lipooksigenase)
 ridgification membran
• Gangguan signaling membran
Presented at May 28 ‘13
OKSIDATIVE SELULER
H2O2
Semipermeabilitas hilang
Campbell et al, 2011
Presented at May 28 ‘13
Oksidasi Produk DNA
NH2
N
N
OH
N
N
R
Mutasi produk
DNA
8-hydroxyadenine
NH2
N
N
OH
HO
N
H
N
R
2-hydroxyadenine
Wiseman & Halliwell, 1996
Stress Oksidatif Bunga Pasca
Polinasi
Polinasi
Attri et al, 2008
 Polinasi memicu sintesis
ROS
 Terjadi perubahan
biokimia dari membran
sel (ex;kebocoran
elektrolit)
 Sel kehilangan air
Senescen
lebih cepat
Signaling oleh ROS
 Perubahan konsentrasi
H2O2 mensignaling
perubahan transkripsi gen
 Eliminasi lapisan aleuron
 Penutupan stomata
 Reaksi hipersensitif & SAR
melawan patogen
 Pemanjangan sel akar
 gravitropism akar
 Sintesis allelopathy
Laloi et al, 2004
Presented at May 28 ‘13
Penutupan Stomata
Kondisi Stress
kekeringan/banjir
Sintesis H2O2
Induksi ABA
Phosphatidyl inositol
3-phosphate (PI3P)
Laloi et al, 2004
ROS dalam Transkripsi
Stress
ROS
Molekul target
Increase
ROS
oxidation of components of
signalling pathways
Laloi et al, 2004
activate transcription
factors
Ex: mitogen activated
protein kinase (MAPK)
Ekspresi genetic
stress program
Presented at May 28 ‘13
Ekspresi genetic
stress program
Hipersensitif
Enhanced tolerant
stress
SAR
Lokal
Presented at May 28 ‘13
Laloi et al, 2004
Presented at May 28 ‘13
KESIMPULAN
 ROS secara alami terdapat pada tumbuhan
dari hasil samping proses metabolisme
 ROS ada 4 macam yaitu superoksida, oksigen
singlet, hidrogen peroksida dan hidroksil
radikal
 Cekaman stress biotik dan abiotik memicu
sintesis ROS berlebih
 ROS berperan dalam signaling aktivasi faktor
transkripsi genetik stress program
Presented at May 28 ‘13
DISKUSI
1. Bagaimana mekanisme unsur cd memberikan cekaman
pada tumbuhan? Apakah sama dengan kondisi cekaman
logam berat? (Muh sofi/1088
Jawaban:
Cekaman tumbuhan pada Unsur cd akan menggeser
unsur yang memiliki valensi atom sama pada gugus
fungsional suatu senyawa. Adanya cd akan akan
menghasilkan lox (enzim lipoxigenase) yang akan
menjadi inhibitor bagi CAT dan SOD.
1
Presented at May 28 ‘13
DISKUSI (lanjutan)
mekanisme penutupan stomata, bagaimana Hidrogen
2 Pada
peroksida mensignaling sintesis ABA, padahal beberapa
literatur menyebutkan bahwa ABA yang akan memicu sintesis
hidrogen peroksida (Yuanita rachmawati/ 1091)
jawaban:
kondisi stress (cekaman biotik atau abiotik) akan memicu
sintesis hidrogen peroksida. hidrogen peroksida akan
menginduksi sintesis ABA. ABA memberikan signal balik
sehingga konsentrasi hidrogen peroksida menjadi lebih tinggi
dari sebelumnya. Akumulasi hidrogen peroksida yang tinggi
akan memicu sintesis antioksidan untuk menetralisir H2O2,
sehingga terjadi kesetimbangan antara konsentrasi H2O2
dengan antioksidan.
Presented at May 28 ‘13
DISKUSI (lanjutan)
gugus hidroksil radikal dapat merusak tumbuhan?
3 Bagaimana
(Yuanita Rachmawati/1091)
Jawaban:
Gugus hidroksil radikal dapat berikatan pada beberapa struktur
seperti DNA, asam amino, protein dan lipid. Salah satu contoh
adalah terjadinya ikatan antara adenin dengan gugus hidroksil
radikal. Gugus hidroksil radikal yang berikatan pada atom no 2
struktur adenin, akan menghasilkan 2-hidroksiadenin.
Perubahan struktur basa nitrogen akan merusak struktur DNA.
Perubahan struktur DNA yang terjadi pada gen-gen fungsional
dapat mengakibatkan silent mutation, missent mutation atau
nonsen mutation sehingga mempengaruhi produk transkripsi
dan translasi yang berperan untuk pertumbuhan dan
perkembangan tumbuhan.
Presented at May 28 ‘13
Presented at May 28 ‘13

similar documents