Transcript Darussalam – Rinaldi

Stres Oksidatif pada Tumbuhan
ABA dan Etilen Memicu Pembentukan ROS
Rinaldi Rizal Putra
Darussalam
12/338166/PBI/01056
12/339652/PBI/01072
Program Studi Biologi
Program Pascasarjana Fakultas Biologi
Universitas Gadjah Mada
2013
Pendahuluan

Lingkungan  memiliki faktor-faktor yang
dapat berubah secara drastis.

Perubahan tersebut dapat mendatangkan
efek yang merugikan bagi kesintasan,
pertumbuhan, dan reproduksi tumbuhan.

Tumbuhan tidak dapat menolerensi stres
lingkungan tersebut.
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
lanjutan...
Perubahan
Lingkungan
Ketahanan
Tumbuhan
Stres
Oksidatif
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Stres Oksidatif?
Kerusakan yang
diakibatkan
oleh O2 dan
radikalnya
(Erturk &
Alscher, 2005).
Cekaman
biotik dan
abiotik
meningkatkan
aktivitas enzim
pencarian O2.
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Penyebab Stres Oksidatif
POLLUTANT
HERBICIDES
Oxidative
stress
PHOTOSENSITIZING
TOXIN
METAL
DROUGHT
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Equilibrium between AOX & ROS
(Gill and Tuteja, 2010)
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Tingkat cekaman oksidatif
dalam suatu jaringan
ditentukan oleh jumlah ROS
dan keseimbangan dari enzim
penghilangan toksisitas ROS,
seperti SOD, katalase, dan
peroksidase.
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Reactive Oxygen Species (ROS)
Radicals:
O2.-
Superoxide
OH.
Hydroxyl
RO2.
Peroxyl
RO.
Alkoxyl
HO2.
Hydroperoxyl
Non-Radicals:
H2O2 Hydrogen peroxide
HOCl- Hypochlorous acid
O3
Ozone
1O
Singlet oxygen
2
ONOOPeroxynitrite
Reactive Nitrogen Species (RNS)
Radicals:
NO. Nitric Oxide
NO2. Nitrogen dioxide
Non-Radicals:
ONOO- Peroxynitrite
ROONO
Alkyl
peroxynitrites
N2O3
Dinitrogen trioxide
N2O4
Dinitrogen tetroxide
HNO2 Nitrous acid
NO2+
Nitronium anion
NONitroxyl anion
NO+
Nitrosyl cation
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
NO Cl Nitryl chloride
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
From: McMurry and Castellion “Fundamentals of general, organic and biological chemistry”
Biological Pathways for Oxygen Reduction
Sumber ROS pada Sel Tumbuhan
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
NADPH oxidase as a source of ROS
Present mainly in neutrophils (oxidative burst), but also in many other cell types
ANTIOXIDANTS & REDOX SIGNALING
Volume 8, Numbers 3 & 4, 2006
Activation of the gp91phox (NOX2) containing NOX complex of phagocytes involves phosphorylation of the
cytoplasmic regulator p47phox, with the translocation of the cytoplasmic p47phox, p67phox, and p40phox
regulatory components to the plasma membrane to interact with flavocytochrome-b558, which is composed of
gp91phox and p22phox. Activation of the complex also involves guanine nucleotide exchange on the GTP-binding
protein RAC stimulated by guanine nucleotide exchange factors. Guanine nucleotide exchange on RAC is associated
with release of RhoGDI and translocation of RAC from the cytosol to the NOX complex at the plasma membrane.
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Reaksi-reaksi yang menghasilkan hidrogen peroxide
antara lain
1. 2O2 + 2Fdred
2O2- + 2Fdox
2. 2O2- + 2H+
H2O2 + O2
3. 2O2-
2H+
SOD
+
 Hydroxyl radical (OH)
H2O2 + O2
Pembentukan dan saling tukar ROS yang dibentuk
dari oksigen singlet.
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Sumber dan lokasi pembentukan ROS pada
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
sel tumbuhan
Exogenous sources of free radicals
•
Radiation
UV light, x-rays, gamma rays
•
Chemicals that react to form peroxides
Ozone and singlet oxygen
•
Chemicals that promote superoxide formation
Quinones, nitroaromatics, bipyrimidiulium herbicides
•
Chemicals that are metabolized to radicals
e.g., polyhalogenated alkanes, phenols, aminophenols
•
Chemicals that release iron
ferritin
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Pembentukan ROS yang dipicu
oleh ABA dan Etilen
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Stres Oksidatif oleh ABA
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Biosintesis Etilen pada Tanaman
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Stres Oksidatif oleh Etilen Eksogen
Etilen
ROS
• dapat merangsang cekaman oksidatif
dalam sistem biologi (Melon, 1990)
• Hidrogen peroksida (H2O2), superoksida
(O2-), radikal hidroksil (O2  molekul
pembawa pesan pada berbagai macam keadaan
biotik dan suatu cekaman-cekaman biotik.
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Efek Stres Oksidatif Etilen Eks
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Laju respirasi pada mentimun disimpan pada 130C kontrol
dan perlakuan dengan etilen 10,100,500, 1000 µLL-1
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Perubahan warna pada permukaan mentimun A. mentimun disimpan pada
130C kontrol dan perlakuan dengan etilen 10,100,500, 1000 µLL-1 dan B.
Disimpan pada udara ambien (kontrol) dan perlakuan dengan etilen 10 µL
selama 12 jam,2, 4 hari dan terus menerus. Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
A. Pelunakan buah mentimun disimpan pada 130C kontrol dan perlakuan dengan
etilen 10,100,500, 1000 µLL-1 B. Pelunakan mesokarpium buah mentimun udara
(kontrol) dan perlakuan etilen 10 µLL-1 selama 12Biokimia
jam, 2Adaptasi
hari,-4UGM
hari.
- 2013
Pembentukan ROS pada buah mentimun disimpan pada
130C kontrol dan perlakuan terus menerus dengan etilen
10 µLL-1.
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Simpulan
Perubahan yang terjadi pada lingkungan dapat
memacu stres oksidatif pada tumbuhan dengan
cara membentuk ROS;
ROS merupakan molekul yang diproduksi oleh
tanaman (khususnya) dalam menanggapi stres
biotik dan abiotik;
Pembentukan ROS pada sel tanaman terjadi pada
dinding sel, membran lipid, glioksisom,
mitokondria, peroksisom, kloroplas, dan
sitoplasma;
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
lanjutan...
ABA dapat menstimulasi tumbuhan untuk
membentuk ROS dengan cara...
Etilen dapat menstimulasi produksi ROS yang
berlebihan pada jenis-jenis Cucurbitaceae dan
memengaruhi terhadap morfologi buah,
respirasi sel, keteguhan organ, kebocoran
elektrolit, dan produksi ROS yang berlebih
sehingga menyebabkan efek watersoaking.
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013
Sekian dan terima
kasih.....
Rinaldi Rizal Putra 12/338166/PBI/01056
Darussalam
12/339652/PBI/01072
Biokimia Adaptasi - UGM - 2013