I. MATERI A. Pengertian Virus Virus adalah parasit berukuran mikroskopik yang menginfeksi sel organisme biologis. Virus hanya dapat bereproduksi di dalam material hidup dengan menginvasi dan memanfaatkan sel makhluk hidup karena virus tidak memiliki perlengkapan selular untuk bereproduksi sendiri. Dalam sel inang, virus merupakan parasit obligat dan di luar inangnya menjadi tak berdaya. Biasanya virus mengandung sejumlah kecil asam nukleat yang diselubungi semacam bahan pelindung yang terdiri atas protein, lipid, glikoprotein, atau kombinasi ketiganya. Genom virus menyandi baik protein yang digunakan untuk memuat bahan genetik maupun protein yang dibutuhkan dalam daur hidupnya. Istilah virus biasanya merujuk pada partikel-partikel yang menginfeksi sel-sel eukariota (organisme multisel dan banyak jenis organisme sel tunggal), sementara istilah bakteriofag atau fag digunakan untuk jenis yang menyerang jenis-jenis sel prokariota (bakteri dan organisme lain yang tidak berinti sel). Virus berasal dari Bahasa Latin venom yang berarti cairan beracun. Berdasarkan sifatnya, virus digolongkan ke dalam kingdom tersendiri. Virus juga tidak termasuk ke dalam sel, karena tidak memiliki sitoplasma dan nukelus. Berdasarkan letaknya, virus bisa terdapat diluar maupun di dalam sel : 1. Diluar sel, virus tidak bisa melakukan aktivitas hidupnya, sehingga hanya berupa partikel submikroskopis yang mengandung asam nukleat dan dibungkus oleh protein dan makromolekul lain. 2. Di dalam sel, virus dapat melakukan aktivitas hidup dan memperbanyak diri, kemudian bisa menginfeksi sel hidup sehingga sel tersebut dapat mengalami gangguan bahkan kematian pada makhluk hidup yang diinfeksi. 3. Ketika sudah berada didalam sel, virus memiliki kemampuan untuk mengubah struktur proteinnya dalam waktu yang relatif cepat. Virus sering diperdebatkan statusnya sebagai makhluk hidup karena ia tidak dapat menjalankan fungsi biologisnya secara bebas. Karena karakteristik khasnya ini virus selalu terasosiasi dengan penyakit tertentu, baik pada manusia (misalnya virus influenza dan HIV), hewan (misalnya virus flu burung), atau tanaman (misalnya -virus mosaik tembakau) B. Ciri-ciri Virus Virus merupakan peralihan antara benda abiotik dan biotik karena dapat dikristalkan namun juga dapat bereproduksi dan memiliki asam nukleat. Virus memiliki ciri yaitu mirip dengan organisme obligat yang artinya hanya dapat berkembangbiak dalam sel hidup. Berikut ini adalah struktur virus secara umum : 1. Ukurannya sangat kecil, yaitu 20-30 milimikron. 2. Merupakan organisme subrenik, karena ukurannya yang kecil sehingga hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron. 3. Tubuhnya mengandung salah satu asam nukleat, DNA, atau RNA saja. 4. Tidak memiliki enzim metabolisme, ribosom, maupun organel sel lainnya. 5. Hanya memerlukan asam nukleat untuk proses reproduksinya. 6. Tidak dapat hidup diluar sel, sehingga hidupnya bergantung pada sel hidup lain untuk memperbanyak diri. 7. Karena hidupnya bergantung pada sel lain, maka virus merupakan mikroorganisme parasit. 8. Setiap tipe virus hanya dapat menginfeksi jenis atau tipe inang tertentu, jenis inang yang dapat diinfeksi oelh virus disebut dengan kisaran inang. Penentuan hal tersbut didasakan pada teori kesesuaian ‘lock and key’, yaitu antara protein luar yang dimiliki virus dengan molekul reseptor spesifik pada permukaan sel inang. 9. Dapat dikristalkan (sebagai benda mati) dan dicairkan kembali (sebagai makhluk hidup) C. Bentuk Virus Virus memiliki bentuk yang bermacam-macam yaitu ada yang memanjang (batang), oval, bulat, polihedral, kompleks dan ada pula yang bentuknya seperti huruf T (virus T). Virus yang berbentuk kompleks misalnya bakteriofag yaitu jenis virus yang menginfeksi bakteri. 4. Berbentuk batang, contohnya TMV (Tobacco Mosaic Virus). 5. Berbentuk batang dan berujung oval seperti peluru, contohnya Rhabdovirus. 6. Berbentuk bulat, contohnya HIV (Human Immunodeficiency Virus) dan Orthomyxovirus. 7. Berbentuk filamen atau benang, contohnya virus Ebola. 8. Berbentuk polihedral, contohnya Adenovirus. 9. Berbentuk seperti huruf T, contohnya bakteriofag, yaitu virus yang menyerang bakteri Escherichia coli. Gambar 1. Bentuk-bentuk virus D. Bagian Tubuh Virus Struktur utama virus adalah asam nukleat yang dapat berupa RNA atau DNA maupun tidak keduanya. Asam nukleat tersebut dikelilingi oleh subunit protein yang disebut dengan kapsomer. Susunan kapsomer kemudian membentuk mantel yang disebut dengan kapsid. Kapsid dan asam nukleat pada virus disebut dengan nukleokapsid. Pada beberapa virus, ada yang memiliki struktur pembungkus, yaitu membran. Membran tersebut tersusun dari lipid bilayer dan protein (umumnya glikoprotein). Selain itu, ada juga virus yang memiliki ekor seperti virus Bakteriofage. Ekor tersebut tersusun lebih dari 20 macam protein. Tubuh virus tersusun atas kepala, leher dan ekor seperti gambar berikut : Gambar 2. Struktur tubuh virus Virus tidak digolongkan dalam organisme seluler karena tidak memiliki bagian-bagian sel seperti, dinding sel, membran sel, sitoplasma, serta organel sel lainnya. Adapun struktur tubuh virus bakteriofag adalah sebagai berikut. 1. Kepala Kepala bagian dalam mengandung asam nukleat, sedangkan bagian luarnya diselubungi oleh kapsid. Untuk virus bakteriofag, kepalanya berbentuk polihedral dengan jenis asam nukleatnya DNA. 2. Kapsid Kapsid merupakan selubung luar virus yang mengandung banyak subunit protein yang disebut kapsomer. Kapsid terdiri dari beberapa bentuk, sehingga berpengaruh pada bentuk virusnya. 3. Asam nukleat Asam nukleat yang dimiliki virus hanya satu, yaitu DNA atau RNA saja. Asam nukleat inilah yang nantinya berfungsi sebagai informasi genetik untuk replikasi. 4. Leher Leher merupakan penghubung antara kepala dan ekor. Leher berfungsi sebagai saluran keluarnya asam nukleat menuju ekor. 5. Ekor Ekor virus terdiri dari serabut ekor dan lempeng dasar. Ekor ini berfungsi untuk menempel pada inang. Berikut ini merupakan struktur virus selain bakteriofag yang telah ditemukan Kepala memiliki bentuk segi delapan yang di dalamnya mengandung inti virus berupa asam nukleat yaitu DNA (Deoxyribonucleic Acid) yang berupa rantai ganda atau RNA (Ribonucleic Acid) yang berupa rantai tunggal. Dari kepala muncul selubung memanjang (tubus) yang disebut ekor virus dimana bagian ujungnya dirumbuhi serabutserabut ekor yang berfungsi untuk menginfeksi sel inang. Bagian kepala dan ekor memiliki selubung yang disebut sebagai kapsid. Kapsid tersususn atas molekul-molekul protein. Satu unit protein yang menyusun kapsid disebut kapsomer. Virus merupakan organisme subselular yang karena ukurannya sangat kecil, hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron. Ukurannya lebih kecil daripada bakteri. Karena itu pula, virus tidak dapat disaring dengan penyaring bakteri. Partikel virus mengandung DNA atau RNA yang dapat berbentuk untai tunggal atau ganda. Bahan genetik kebanyakan virus hewan dan manusia berupa DNA, dan pada virus tumbuhan kebanyakan adalah RNA yang beruntai tunggal. Bahan genetik tersebut diselubungi lapisan protein yang disebut kapsid. Kapsid bisa berbentuk bulat (sferik) atau heliks dan terdiri atas protein yang disandikan oleh genom virus. Untuk virus berbentuk heliks, protein kapsid (biasanya disebut protein nukleokapsid) terikat langsung dengan genom virus. Misalnya, pada virus campak, setiap protein nukleokapsid terhubung dengan enam basa RNA membentuk heliks sepanjang sekitar 1,3 mikrometer. Komposisi kompleks protein dan asam nukleat ini disebut nukleokapsid. Pada virus campak, nukleokapsid ini diselubungi oleh lapisan lipid yang didapatkan dari sel inang, dan glikoprotein yang disandikan oleh virus melekat pada selubung lipid tersebut. Bagian-bagian ini berfungsi dalam pengikatan pada dan pemasukan ke sel inang pada awal infeksi. Kapsid virus sferik menyelubungi genom virus secara keseluruhan dan tidak terlalu berikatan dengan asam nukleat seperti virus heliks. Struktur ini bisa bervariasi dari ukuran 20 nanometer hingga 400 nanometer dan terdiri atas protein virus yang tersusun dalam bentuk simetri ikosahedral. Jumlah protein yang dibutuhkan untuk membentuk kapsid virus sferik ditentukan dengan koefisien T, yaitu sekitar 60t protein. Sebagai contoh, virus hepatitis B memiliki angka T=4, butuh 240 protein untuk membentuk kapsid. Seperti virus bentuk heliks, kapsid sebagian jenis virus sferik dapat diselubungi lapisan lipid, namun biasanya protein kapsid sendiri langsung terlibat dalam penginfeksian sel. Partikel lengkap virus disebut virion. Virion berfungsi sebagai alat transportasi gen, sedangkan komponen selubung dan kapsid bertanggung jawab dalam mekanisme penginfeksian sel inang. E. Cara Hidup Virus Virus tidak dapat hidup di alam secara bebas, melainkan harus berada di dalam sel makhluk hidup yang lain. Berbagai makhluk hidup yang dapat diserang virus misalnya manusia, hewan, tumbuhan dan bakteri. Virus yang menyerang bakteri disebut sebagai bakteriofag. Contohnya adalah fag yang menyerang Eschericia coli yang disebut fag T. Jika di luar tubuh maka virus ada dalam kondisi tidak aktif yaitu dikenal sebagai virion. Virus akan hidup apabila berhasil menginfeksi sel organisme lainnya. Dalam sel inang, virus memanfaatkan mesin biosintesa sel inang untuk keperluan replikasinya melalui daur litik dan lisogenik. F. Reproduksi atau Replikasi Virus Replikasi/sintesa protein virus dikenal juga sebagai perkembangbiakan virus. Protein yang disintesa ini adalah materi genetik dasar yang menunjukkan kehidupan. Faga adalah jenis virus yang paling dipahami dibandingkan jenis-jenis virus lainnya, walaupun beberapa faga ini memiliki struktur yang kompleks. Penelitian pada faga ini menghasilkan penemuan bahwa beberapa virus DNA untai ganda dapat bereproduksi dengan menggunakan dua mekanisme alternatif, yaitu daur litik dan daur lisogenik. a. Daur Litik Daur Litik adalah daur reproduksi atau replikasi genom virus yang pada akhirnya menyebabkan kematian sel inang. Tahapannya adalah sebagai berikut : Fase Penjelasan Adsorbsi Pelekatan/penempelan ekor pada permukaan dinding bakteri. Setelah menempel, virus bakteriofage mengeluarkan enzim lisozim (enzim penghancur) yang menyebabkan dinding bakteri berlubang. Penetrasi/ Masuknya DNA/RNA virus melalui dinding sel bakteri yang berlubang tadi. Kapsid injeksi yang kosong akan tetap berada di luar dinding sel bakteri dan tak berfungsi lagi. Eklifase Penghancuran DNA bakteri oleh enzim lisozim, tetapi tidak merusak DNA virus sehingga DNA bakteri tidak dapat mengontrol mesin biosintesanya sendiri. Replikasi DNA virus memperbanyak diri dengan melakukan replikasi/pengkopian. Sintesa Pembentukan selubung protein (kapsid), sehingga terbentuk ratusan molekul DNA baru virus yang lengkap dengan selubungnya. Perakitan Pembentukan kapsid virus yang utuh sehingga DNA virus masuk ke dalam kapsid. Litik Penghancuran dinding sel bakteri oleh enzim lisozim sehingga sel bakteri pecah dan virus baru keluar. b. Daur Lisogenik Daur lisogenik adalah daur replikasi genom virus tanpa menghancurkan sel inang, dengan kata lain faga (bakteriofaga) berintegrasi ke dalam kromosom bakteri, integrasi ini disebut profaga. Istilah lisogenik mengimplikasikan bahwa profaga pada kondisi tertentu dapat menghasilkan faga aktif yang melisis inangnya dikarenakan adanya pemicu dari lingkungan seperti radiasi atau adanya beberapa zat kimia tertentu, hal inilah yang menyebabkan virus mengubah mekanisme reproduksinya dari cara lisogenik menjadi cara lisis. Tahapannya adalah sebagai berikut : Fase Penjelasan Adsorbsi Pelekatan/penempelan ekor pada permukaan dinding bakteri. Setelah menempel, virus bakteriofage mengeluarkan enzim lisozim (enzim penghancur) yang menyebabkan dinding bakteri berlubang. Injeksi Masuknya DNA/RNA virus melalui dinding sel bakteri yang berlubang tadi. Kapsid yang kosong akan tetap berada di luar dinding sel bakteri dan tak berfungsi lagi. Penggabungan Penggabungan atau penyisipan DNA virus ke dalam DNA bakteri sehingga DNA berbentuk sirkuler dan membentuk profage (DNA virus yang tidak aktif) Pembelahan Karena profag bersatu dengan DNA bakteri maka saat DNA bakteri melakukann replikasi, maka DNA virus juga ikut mengalami replikasi. Misal pada saat pembelahan biner bakteri. Sintesis Jika profag tiba-tiba aktif (misal karena adanya radiasi), maka profag memisahdari DNA bakteri lalu menghancurkan DNA bakteri. Selanjutnya DNA virus melakukan sintesis dan replikasi DNA. Fase sintesis ini juga menyusun protein sebagai penyusun kapsid. Perakitan Pembentukan kapsid menjadi kapsid virus yang utuh. Litik Pembebasan atau penghamburan virus baru untuk menyerang bakteri lain. Berikut ini adalah skema daur litik dan lisogenik yang terjadi pada virus : Gambar 3. Daur replikasi virus