stres oksidatif pada tumbuhan
DESCRIPTION
STRES OKSIDATIF PADA TUMBUHAN. Umi Kulsum Nur Qomariah Wening Tri Utami. Fa k ult as Biolog i. UNIVERSITAS GADJAH MADA 201 3. Presented at May 28 ‘13. Bentuk umum berupa ROS ( Reactive Oxygen Species ). Hidroksil radikal. Oksigen singlet. Superoksida. Hidrogen peroksida. OH . - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
STRES OKSIDATIF PADA TUMBUHAN
Umi Kulsum Nur Qomariah
Wening Tri Utami
UNIVERSITAS GADJAH MADA2013
Fakultas Biologi
Presented at May 28 ‘13
Bentuk umum berupa
ROS (Reactive Oxygen Species)
1O2 O.-2
OH.
H2O2
Oksigen
singlet
Superoksida
Hidrogen
peroksida
Hidroksil
radika
l
Fotolisis air menghasilkan H+ dan O2Pada kondisi ini oksigen berada pada kondisi bentuk dasarnya yaitu
Oksigen tripletKlorofil menyerap cahaya sehingga tereksitasi tingkat energi rendah (CHL) klorofil dengan tingkat energi tinggi (CHL*)
Klorofil tripletPada saat klorofil tereksitasi, 4 kemungkinan :1. Energi dilepaskan dalam bentuk
panas2. Energi dimanfaatkan untuk fotokimia3. Energi dilepaskan secara perlahan
(fluorescense)4. Energi disalurkan ke molekul lain
seperti oksigen membentuk ROS yang bersifat destructive
Pembentukan oksigen singlet
Presented at May 28 ‘13
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
Pembentukan Superoksida (O2-)
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 selHanya 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
• HERBISIDABeberapa 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 membranPerubahan fluiditas membran dan komunikasi selulerPerubahan signaling protein di membranPeningkatan permeabilitas ion
• Oksidasi Lipid membran oleh lox (lipooksigenase) ridgification membran
• Gangguan signaling membran
Presented at May 28 ‘13
OKSIDATIVE SELULER
Campbell et al, 2011
H2O2
Semipermeabilitas hilang
Presented at May 28 ‘13
Oksidasi Produk DNA
N
N N
N
NH2
OH
R
8-hydroxyadenine
N
NH
N
N
NH2
OH
R
HO
2-hydroxyadenine Wiseman & Halliwell, 1996
Mutasi produk DNA
Stress Oksidatif Bunga Pasca Polinasi
Polinasi
Senescen lebih cepat
Attri et al, 2008
Polinasi memicu sintesis ROS
Terjadi perubahan biokimia dari membran sel (ex;kebocoran elektrolit)
Sel kehilangan air
Perubahan konsentrasi H2O2 mensignaling perubahan transkripsi gen
Eliminasi lapisan aleuron
Penutupan stomata Reaksi hipersensitif &
SAR melawan patogen Pemanjangan sel akar gravitropism akar Sintesis allelopathy
Signaling oleh ROS
Laloi et al, 2004 Presented at May 28 ‘13
Penutupan Stomata
Kondisi Stress kekeringan/banjir
Sintesis H2O2
Induksi ABAPhosphatidyl
inositol 3-phosphate (PI3P)
Laloi et al, 2004
ROS dalam Transkripsi
Stress
ROS Molekul target
Increase ROS
oxidation of components of signalling pathways
activate transcription
factorsEx: mitogen activatedprotein kinase (MAPK)
Ekspresi genetic stress
programLaloi et al, 2004 Presented at May 28 ‘13
Ekspresi genetic stress
program
Enhanced tolerant stress
Hipersensitif
SAR
Lokal
Presented at May 28 ‘13
Laloi et al, 2004 Presented at May 28 ‘13
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
KESIMPULAN
Presented at May 28 ‘13
1. Bagaimana mekanisme unsur cd memberikan cekaman pada tumbuhan? Apakah sama dengan kondisi cekaman logam berat? (Muh sofi/1088Jawaban: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.
DISKUSI
1
Presented at May 28 ‘13
Pada mekanisme penutupan stomata, bagaimana Hidrogen 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.
DISKUSI (lanjutan)2
Presented at May 28 ‘13
Bagaimana gugus hidroksil radikal dapat merusak tumbuhan? (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.
DISKUSI (lanjutan)3
Presented at May 28 ‘13
Presented at May 28 ‘13