Pengetahuan Umum Tentang Virus Serta Daur Infeksi dan Reproduksi Virus (Daur Litik, Daur Lisogenik)
Pengetahuan Umum Tentang Virus - Keberadaan virus mulai diteliti pertama kali pada tahun 1892 oleh ilmuwan Rusia Dmitry I. Ivanovsky dan pada tahun 1898 oleh ilmuwan Belanda Martinus M. Beijerinck.
Keduanya meneliti partikel mikroskopis yang menyebabkan penyakit bercak-bercak kuning pada daun tembakau yang di kemudian hari dikenal sebagai virus mosaik tembakau (TMV/Tobacco Mosaic Virus).
Mereka menemukan penyebab penyakit pada tembakau tersebut ditularkan oleh patogen yang mampu melewati saringan porselin (filter bakteri).
Partikel perantara tersebut ketika diisolasi tidak dapat tumbuh pada medium buatan dan tidak tampak ketika diamati dengan mikroskop cahaya. Beijerink menduga bahwa partikel mikroskopis yang ditelitinya merupakan patogen jenis baru, yang disebutnya sebagai virus.
Kata virus dalam bahasa latin berarti cairan berlumpur atau racun, karena sebagian besar virus menyebabkan penyakit pada manusia, hewan, serangga, bakteri, dan tumbuhan. Penyelidikan lain oleh ilmuwan Inggris Frederick W. Twort pada tahun 1915 dan Felix H. d’Herelle pada tahun 1917 menemukan virus yang menginfeksi bakteri dan dinamakan bakteriofag (virus pemakan bakteri).
Pada tahun 1935 ilmuwan biokimia berkebangsaan Amerika, Wendell Meredith Stanley berhasil mengkristalkan virus mosaik tembakau dan menunjukkan bahwa virus tersebut tersusun atas material genetik berupa ARN (asam ribonukleat) dan pelindung protein. Ketika mikroskop elektron ditemukan pada tahun 1940, bentuk virus dapat diamati untuk pertama kalinya.
Penelitian virus semakin berkembang ketika kultur sel ditemukan oleh ilmuwan Amerika pada tahun 1949. Mungkin kamu telah tahu bahwa virus tidak dapat hidup pada medium agar, sehingga virus mula-mula dikembangkan pada tubuh hewan, misalnya embrio ayam. Bahkan virus polio hanya dapat hidup pada otak simpanse dan sumsum tulang belakang monyet. Penemuan kultur sel sangat membantu dalam penelitian virus.
Saat ini sekitar 3.600 jenis virus telah diidentifikasi, sebagian besar diantaranya merupakan penyebab penyakit pada manusia, hewan, serangga, bakteri, dan tumbuhan. Setelah biologi molekuler berkembang, virus berguna untuk penyelidikan gen, mutasi, dan teknik rekombinasi gen. Selain virus, sekarang telah ditemukan partikel mirip virus yang disebut prion. Prion tersusun atas molekul protein dan asam nukleat yang berukuran kecil.
Prion sangat resistan ketika akan dinonaktifkan dan dapat menyebabkan kerusakan pada otak mamalia dan manusia. Penyakit yang disebabkan oleh prion misalnya penyakit sapi gila.
Daur Infeksi dan Reproduksi Virus (Daur Litik, Daur Lisogenik) - Reproduksi virus disebut dengan replikasi. Virus hanya dapat berkembang biak di dalam sel hidup karena di luar sel hidup virus tidak aktif. Virus memanfaatkan kemampuan metabolisme sel inang untuk memperbanyak diri. Sifat infeksi virus tergantung pada jenis virus dan kondisi lingkungan, dibedakan menjadi daur litik dan daur lisogenik.
1. Daur Litik
Pada virus yang melakukan daur litik, infeksi virus diikuti dengan perbanyakan virus yang berlangsung cepat, diakhiri dengan kerusakan atau kematian sel inang. Virus baru yang terbentuk siap untuk menginfeksi sel inang yang lain dan memperbanyak diri.
2. Daur Lisogenik
Jenis virus yang melakukan daur lisogenik infeksinya tidak menyebabkan kematian sel secara langsung. Setelah menginfeksi, materi genetik virus bergabung dengan materi genetik sel inang (virus tidak aktif). Sel inang mungkin tidak menunjukkan gejala terinfeksi virus. Jika sel inang berkembang biak, materi genetik virus akan diwariskan kepada setiap sel yang dihasilkan.
Virus yang melakukan daur lisogenik sewaktu-waktu dapat aktif dan melakukan daur litik yang dipicu oleh faktor kimia atau fisika, misalnya karena radiasi ultraviolet. Penelitian lain menunjukkan setelah mengalami daur lisogenik sekitar 100.000 kali, ADN viral secara spontan aktif dan memulai virus litik.
Virus tidak dapat berkembang biak dengan pembelahan. Reproduksi pada virus disebut replikasi yaitu pembentukan komponen virus dan perakitannya untuk membuat virus baru. Replikasi dimulai ketika virus masuk ke dalam sel. Pelindung virus dilepaskan oleh enzim dalam sel, dan ARN/ADN virus masuk dan mengadakan kontak dengan ribosom (organela tempat sintesa protein) di dalam sel. Kemudian akan berlangsung sintesis protein yang spesifik sesuai ARN/ADN.
Asam nukleat virus mengganda, dan protein yang diperlukan sebagai pelindung juga dibentuk. Kemudian berlangsung perakitan partikel virus yang baru. Beberapa jenis virus keluar dari dalam sel bersamaan dengan rusaknya sel yang ditumpangi. Virus jenis yang lain dapat keluar dari sel melalui membran tanpa mematikan sel yang ditumpanginya.
Agar lebih jelas, perhatikan tahap-tahap replikasi virus pada daur litik di bawah ini.
a. Tahap adsorbsi, yaitu virus menempel pada permukaan sel inang. Tempat penempelan virus terletak pada bagian yang mengandung protein tertentu yang dapat dikenali oleh reseptor virus.
b. Tahap injeksi, yaitu virus melakukan penetrasi pada membran sel dan masuk ke dalam sitoplasma, atau hanya memasukkan materi genetik ke dalam sel inang dengan kapsid (beserta selubung bila ada) tetap di permukaan sel inang. Pada sel tumbuhan yang mempunyai dinding sel kaku, masuknya virus ke dalam sel inang dilakukan dengan bantuan serangga ketika memakan bagian tumbuhan. Virus hewan juga dapat masuk ke sel inang melalui proses fagositosis. Coba kamu ingat kembali bagaimana proses fagositosis pada sel hewan.
c. Tahap sintesis protein berdasarkan materi genetik dari virus. Setelah masuk di dalam sel inang, materi genetik virus akan mengendalikan segala proses di dalam sel inang. Di sini materi genetik yang dibawa virus digunakan untuk memproduksi protein yang diperlukan oleh virus. Protein yang dihasilkan adalah protein kapsomer dan protein enzim untuk replikasi materi genetik virus.
d. Tahap berikutnya yaitu replikasi (penggandaan) materi genetik virus. Pada tahap ini dihasilkan materi genetik baru yang sama persis dengan materi genetik virus yang menginfeksi. Replikasi dapat berlangsung di dalam sitoplasma maupun di dalam nukleus, tergantung pada jenis virus yang menginfeksi.
e. Tahap pematangan, yaitu perakitan atau penggabungan materi genetik virus dengan kapsid. Masing-masing ADN hasil replikasi masuk ke dalam kapsid, sehingga terbentuk virus baru yang telah utuh. Dalam setiap sel inang dapat terbentuk hingga 100 virus baru.
f. Tahap terakhir adalah tahap litik, yaitu ketika virus keluar dari sel inang, diikuti dengan rusaknya sel inang (lisis). Sekarang juga diketahui bahwa beberapa jenis virus yang lain dapat keluar dari sel melalui membran tanpa mematikan sel yang inangnya.
Daur ini akan berulang, masing-masing virus yang telah meninggalkan sel inang akan mencari sel baru untuk diinfeksi. Bagaimana proses replikasi virus pada daur lisogenik?
Contoh virus yang melakukan daur lisogenik adalah bakteriofag yang disebut virus lambda (?) yang menginfeksi bakteri Escherichia coli. Daur lisogenik ini ditemukan oleh ahli mikrobiologi Perancis Andre Lwoff pada tahun 1950. Awal proses replikasi virus pada daur lisogenik sama dengan proses pada daur litik.
Setelah tahap injeksi, ADN virus tidak langsung melakukan sintesis, tetapi ADN virus berintegrasi/bergabung dengan ADN sel inang dan tahap ini disebut tahap penggabungan. ADN bakteri yang berbentuk melingkar (sirkular) mula-mula putus, kemudian ADN virus menggabungkan diri diantaranya. Terbentuklah ADN baru yang mengandung ADN bakteri dan ADN virus. ADN virus ini tidak aktif, sehingga bakteri tetap dapat tumbuh secara normal. Bakteri yang mengandung fage yang tidak aktif ini disebut profage.
Setelah tahap penggabungan diikuti tahap pembelahan. Ketika sel inang membelah diri maka ADN virus akan diturunkan pada sel anak yang dihasilkan. Dengan demikian terbentuk dua sel bakteri yang mengandung ADN virus yang identik. Demikian seterusnya, setiap bakteri yang terinfeksi membelah diri, maka pada setiap sel yang dihasilkan akan mengandung materi genetik virus.
Karena sesuatu hal, misalnya terkena radiasi sinar ultraviolet, profage akan aktif, memisahkan diri dari ADN bakteri, dan memulai daur litik yaitu menggandakan diri dan membajak ADN bakteri untuk membangun protein dan melakukan perakitan untuk membentuk virus baru.