VIRUS

4.    V I R U S 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 (DNA atau RNA, tetapi tidak kombinasi keduanya) 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). a.    Sejarah  Penemuan Virus  Penelitian mengenai virus dimulai dengan penelitian mengenai penyakit mosaik yang menghambat pertumbuhan tanaman tembakau dan membuat daun tanaman tersebut memiliki bercak-bercak. Pada tahun 1883, Adolf Mayer, seorang ilmuwan Jerman, menemukan bahwa penyakit tersebut dapat menular ketika tanaman yang ia teliti menjadi sakit setelah disemprot dengan getah tanaman yang sakit. Karena tidak berhasil menemukan mikroba di getah tanaman tersebut, Mayer menyimpulkan bahwa penyakit tersebut disebabkan oleh bakteri yang lebih kecil dari biasanya dan tidak dapat dilihat dengan mikroskop.  Pada tahun 1892, Dimitri Ivanowsky dari Rusia menemukan bahwa getah daun tembakau yang sudah disaring dengan penyaring bakteri masih dapat menimbulkan penyakit mosaik. Ivanowsky lalu menyimpulkan dua kemungkinan, yaitu bahwa bakteri penyebab penyakit tersebut berbentuk sangat kecil sehingga masih dapat melewati saringan, atau bakteri tersebut mengeluarkan toksin yang dapat menembus saringan. Kemungkinan kedua ini dibuang pada tahun 1897 setelah Martinus Beijerinck dari Belanda menemukan bahwa agen infeksi di dalam getah yang sudah disaring tersebut dapat bereproduksi karena kemampuannya menimbulkan penyakit tidak berkurang setelah beberapa kali ditransfer antar tanaman. Patogen mosaik tembakau disimpulkan sebagai bukan bakteri, melainkan merupakan contagium vivum fluidum, yaitu sejenis cairan hidup pembawa penyakit.  Setelah itu, pada tahun 1898, Loeffler dan Frosch melaporkan bahwa penyebab penyakit mulut dan kaki sapi dapat melewati filter yang tidak dapat dilewati bakteri. Namun demikian, mereka menyimpulkan bahwa patogennya adalah bakteri yang sangat kecil.  Pendapat Beijerinck baru terbukti pada tahun 1935, setelah Wendell Meredith Stanley dari Amerika Serikat berhasil mengkristalkan partikel penyebab penyakit mosaik yang kini dikenal sebagai virus mosaik tembakau. Virus ini juga merupakan virus yang pertama kali divisualisasikan dengan mikroskop elektron pada tahun 1939 oleh ilmuwan Jerman G.A. Kausche, E. Pfankuch, dan H. Ruska.   b.    Ciri – Ciri Virus  Virus berukuran sangat kecil berkisar antara 0,05 – 0,2 µm atau 50 kali lebih kecil daripada ukuran bakteri. Ukurannya yang demikian kecil menyebabkan virus tidak dapat di lihat dengan mikroskop cahaya dan dapat melewati filter bakteri. Dalam hal ini, virus hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron.         Gambar :  Ukuran tubuh mikrob (Perbandingan ukuran tubuh sel eukariotik, sel  prokariotik, dan virus  virus dapat dikatakan makhluk hidup karena memiliki materi genetika dan kemampuannya untuk memperbanyak diri di dalam sel-sel hidup. Karena keterbatasannya untuk memperbanyak diri di dalam sel-sel hidup dan dapat menyebabkan penyakit, virus sering dianggap sebagai parasit obligat intraseluler. Di dalam sel inang, virus dapat bersifat mematikan atau menyebabkan DNA inang menjadi inaktif. Selanjutnya virus menggunaan DNA atau RNA-nya sendiri untuk mengintruksi sel-sel inang membuat salinan-salinan baru dari virus.  Setiap tipe virus memiliki dua bagian utama, yaitu bagian dalam dan bagian luar. Bagian dalam terdiri atas materi genetika, sedangkan bagian luar adalah berupa selubung protein atau lebih dikenal dengan sebutan kapsid.  Materi bgenetika atau asam nukleat pada virus dapat berupa DNA saja atau RNA saja, tidak kedua-duanya. Kedua asam nukleat tersebut dapat tersusun dari rantai tunggal atau rantai ganda dengan bentuk memanjang atau melingkar.         (a)            (b)            (c)                (d) Gambar : Struktur virus (a)    Virus dengan kapsid heliks (TMV) (b)    Kapsid polihedral (adenovirus), (c)    Kapsid poluhedral hanya pada bagian kepala (bakteriofaga, dan (d)    Materi genetika dilindungi oleh kapsid heliks dan sampul (virus influenza)   Kapsid adalah bagian luar virus yang berfungsi melindungi materi genetika di dalamnya. Kapsid tersusun dari sejumlah subunit protein yang disebut kapsomer. Setiap virus memiliki kapsomer yang berbeda. Misalnya, virus mosaik mengandung lebih dari seribu kapsomer dan adenovirus sebanyak 252 kapsomer. Kapsid juga berfungsi memberi bentuk pada virus sehingga kita mengenal beberapa bentuk virus. Misalnya, bentuk batang (virus mosaik atau TMV), berbentuk polihedral (virus adenovirus), dan berbentuk huruf T (virus T atau bakteriofaga atau faga). Virus T termasuk virus kompleks karena memiliki struktur kepala (berupa kapsid berbentuk polihedral) dan ekor. Kapsid bersama genom virus disebut nukleokapsid.  Skema Struktur Virus         Beberapa virus dikenal memiliki selubung paling luar yang disebut sampul. Sampul tersusun dari bahan lipoprotein yaitu suatu derivat dari permukaan membran sel inang. Sampul berguna untuk membantu virus menginfeksi inangnya. Beberapa virus yang memimiliki sampul adalah virus flu, virus herpes, dan beberapa virus lainnya yang di temukan pada hewan. Virus tanpa sampul dikenal sebgai virus telanjang.   c.    Reproduksi Virus Reproduksi virus terjadi dengan cara penggandaan materi genetika inang. Reproduksi virus demikian disebut replikasi. Pada saat berreproduski, virus menggunakan enzim, ribosoom, dan nutrien sel inangnya untuk membuat salinan materu genetika dan protein kapsid. Artinya ketika bereproduksi (bereplikasi) virus mengambil alih metabolisme sel inang untuk membentuk materi genetika virus itu sendiri. Selanjutnya, komponen-komponen tersebut terakumulasi membentuk sejumlah besar virion-virion yang kemudian meninggalkan sel inang untuk menginfeksi inang-inang yang baru.  Pada tahun 1940-an, para ilmuwan mempelajai faga-faga yang melakukan replikasi di dalam tubuh  E. coli. Dalam hal ini, mereka menemukan bahwa replikasi faga terjadi melalui dua tipe  daur hidup, yaitu daur litik dan daur lisogenik.  a)    Siklus Litik   Siklus litik dalam virologi merupakan salah satu siklus reproduksi virus selain siklus lisogenik. Siklus litik dianggap sebagai cara reproduksi virus yang utama karena menyangkut penghancuran sel inangnya. Siklus litik, secara umum mempunyai tiga tahap yaitu :  -     Adsorbsi Penetrasi Tahap adsorbsi yaitu penempelan virus pada inang. Virus mempunyai reseptor protein untuk menempel pada inang spesifik. Setelah menempel, virus kemudian akan melubangi membran dari sel inang dengan enzim lisozim. Setelah berlubang, virus akan menyuntikkan DNA virusnya kedalam sitoplasma sel inang. -    Replikasi (Biosintesis)  Setelah disuntikkan kedalam sel inang, DNA dari virus akan menonaktifkan DNA sel inangnya dan kemudian mengambil alih kerja sel inang, lalu menggunakan sel tersebut untuk memperoleh energi dalam bentuk ATP untuk melanjutkan proses reproduksinya. DNA dari virus, akan menjadikan sel inang sebuah tempat pembentukan virus baru, kemudian DNA akan mengarahkan virus untuk menghasilkan protein dan mereplikasi DNA virus untuk dimasukkan ke dalam virus baru yang sedang dibuat. Molekul-molekul protein (DNA) yang telah terbentuk kemudian diselubungi oleh kapsid, kapsid dibuat dari protein sel inang dan berfungsi untuk memberi bentuk tubuh virus. -    Lisis Tahap lisis terjadi ketika virus-virus yang dibuat dalam sel telah matang. Ratusan virus-virus kemudian akan berkumpul pada membran sel dan menyuntikkan enzim lisosom yang menghancurkan membran sel dan menyediakan jalan keluar untuk virus-virus baru. Sel yang membrannya hancur itu akhirnya akan mati dan virus-virus yang bebas akan menginvasi sel-sel lain dan siklus akan berulang kembali. b)    Siklus Lisogenik Siklus lisogenik dalam virologi merupakan siklus reproduksi virus selain siklus litik. Tahapan dari siklus ini hampir sama dengan siklus litik, perbedaannya yaitu sel inangnya tidak hancur tetapi disisipi oleh asam nukleat dari virus. Tahap penyisipan tersebut kemudian membentuk provirus. Siklus lisogenik secara umum mempunyai tiga tahap, yaitu : -    Adsorpsi dan Penetrasi Virus menempel pada permukaan sel inang dengan reseptor protein yang spesifik lalu menghancurkan membran sel dengan enzim lisozim, virus melakukan penetrasi pada sel inang dengan menyuntikkan materi genetik yang terdapat pada asam nukleatnya kedalam sel. -    Penyisipan Gen Virus Asam nukleat dari virus yang telah menembus sitoplasma sel inang kemudian akan menyisip kedalam asam nukleat sel inang, tahap penyisipan tersebut kemudian akan membentuk provirus (pada bakteriofage disebut profage). Sebelum terjadi pembelahan sel, kromosom dan provirus akan bereplikasi. -    Pembelahan Sel Inang. Sel inang yang telah disisipi kemudian melakukan pembelahan, provirus yang telah bereplikasi akan diberikan kepada sel anakan dan siklus inipun akan kembali berulang sehingga sel yang memiliki profage menjadi sangat banyak.            d.    Klasifikasi Virus Pengklasifikasian virus dalam bentuk taksnonomi memiliki banyak kesulitan jika dibandingkan dengan kehidupan tingkat tinggi. Namun, pada tahun 1966, para virologis berhasil membentuk suatu badan Internasional untuk taksonomi virus.  Dalam mengklasifikasi virus, para ilmuwan menggunakan beberapa pendekatan. Sebagian ilmuwan mengklasifikasikan virus berdasarkan jenis sel inang dan jenis materi genetika. Sebagian ilmuwan lain melakukannya dengan cara yang lebih lengkap, terutama terhadap virus yang menginveksi hewan.      Klasifikasi Virus Berdasarkan Sel Inang] Berdasarkan jenis sel inangnya, virus dapat di klasifikasikan atas :      Virus hewan Merupakan virus yang menginveksi sel hewan atau manusia. Contohnya, rhabdovirus, roussarcoma virus (RSV), new castle disease virus (NCDV), herpes simplex virus (HSV), influenza virus, dan Human Immunodeficiency Virus (HIV).           Virus Tumbuhan  Meruoakan virus yang menginfeksi tumbuhan. Contohnya, tungro virus, citrus vein phloem degenaration (CVPD), dan tobacco mosaic virus (TMV).      Virus bakteri  Merupakan virus yang menginveksi sel bakteri. Contohnya, bakteriofaga atau faga.     Klasifikasi Virus Berdasarkan Jenis Materi Genetika dan Cara Reproduksinya virus di bedakan atas beberapa kelas (kelompok). Cara pengklasifikasian demikian di kenal juga sebagai klasifikasi Baltimore (nama orang yang pertama kali memperkenalkannya). Klasifikasi Baltmore Kelas    Asam Nukleat    Cara Reproduksi    Contoh I II III IV  V VI    DNAug DNAut (+) RNAug RNAut (+)  RNAut (-) RNAut (+)    Replikasi Replikasi Replikasi Replikasi   Replikasi Transkrip balik    Virus herpes, adenovirus Virus MVM. M13 Reovirus Virus polio, virus penyakit kuku dan mulut ternak Virus Rabies  Virus teteo, virus leukimia, virus AIDS           Klasifikasi virus berdasarkan asam nukleat yang dikandung virus. beberapa virologis lainnya telah mengelompokkan virus berdasarkan tipe-tip asam nukleat yang di kandung virus, simetri kapsid, ada tidaknya sampul kapsomer, ukuran virus dan jumlah kapsomer. Cara pengklasifikasian demikian terutama dilakuakn terhadap viru – virus yang menginfeksi hewan.  Klasifikasi Virus – Virus Yang Menginfeksi Hewan Sampai Tingkat Famili Tipe Asam Nukleat     Simetri Kapsid    Sampul Kapsomer    Ukuran (nm)    Jumlah    Famili  RNA    Kubus Kubus Heliks Heliks Tidak beraturan    - + + + +    60-80 60-70 80-120 60-220 80-100    32 32 - - -    Reoviridae Togaviridae Orthomyxoviridae Coronaviridae Retroviridae  DNA    Kubus Kubus Kubus Kompleks    - + + -    70-90 40-50 120-200 230-300    252 - 162 -    Adenoviridae Hepadnaviridae Herpesviridae Poxviridae   e.    Peranan Virus Dalam Kehidupan  Kehadiran virus turut mewarnai kehidupan dengan berbagai fenomena yang ditimbulkannya. Pada umumnya kehadiran virus lebih banyak mendatangkan kerugian dibandingkan manfaatnya.  Beberapa virus ada yang dapat dimanfaatkan dalam rekombinasi genetika. Melalui terapi gen, gen jahat (penyebab infeksi) yang terdapat dalam virus diubah menjadi gen baik (penyembuh).  David Sanders, seorang profesor ¬biologi pada Purdue's School of Science telah menemukan cara pemanfaatan virus dalam dunia kesehatan. Dalam temuannya, David Sanders berhasil menjinakkan cangkang luar virus Ebola (Virus yang secara spesifik menyerang paru-paru) sehingga dapat dimanfaatkan sebagai pembawa gen kepada sel yang sakit (paru-paru). Meskipun demikian, kebanyakan virus bersifat merugikan terhadap kehidupan manusia, hewan, dan tumbuhan. Virus sangat dikenal sebagai penyebab penyakit infeksi pada manusia, hewan, dan tumbuhan. Sejauh ini tidak ada makhluk hidup yang tahan terhadap virus. Tiap virus secara khusus menyerang sel-sel tertentu dari inangnya. Virus yang menyebabkan selesma menyerang saluran pernapasan, virus campak menginfeksi kulit, virus hepatitis menginfeksi hati, dan virus rabies menyerang sel-sel saraf. Begitu juga yang terjadi pada penyakit AIDS (Acquired Immune Deficiency Syndrome), yaitu suatu  penyakit yang mengakibatkan menurunnya daya tahan tubuh, penderita penyakit tersebut disebabkan oleh virus HIV yang secara khusus menyerang sel darah putih.      Gambar :    (a) Struktur virus HIV (b) Mekanisme replikasi HIV pada saat menyerang sel darah putih  Selain manusia, virus juga menyebabkan kesengsaraan bagi hewan dan tumbuhan. Tidak sedikit pula kerugian yang diderita peternak atau petani akibat ternaknya yang sakit atau hasil panennya yang berkurang.