Pada tahun 1883, Adolf Mayer, seorang
ilmuwan dari Jerman, menemukan bahwa ia bisa menularkan penyakit tersebut dari
tanaman ke tanaman dengan cara menggosokkan getah yang diekstrasi dari daun
yang berpenyakit ke tanaman yang sehat. Setelah gagal mencari mikroba
penginfeksi dalam getah tersebut, mayer mengajukan bahwa penyakit mosaik
tembakau disebabkan oleh bakteri yang luar biasa kecil hingga tidak bisa
dilihat dengan mikroskop.
Hipotesis ini diuji satu dasawarsa
kemudian oleh Dimitri Ivanowsky, seorang ahli biologi dari Rusia yang menyaring
getah dari daun tembakau yang terinfeksi melalui filter yang dirancang untuk
menahan bakteri. Setelah filtrasi, getah tetap saja menyebabkan penyakit
mosaik. Namun Ivanowsky mempertahankan
hipotesis bahwa bakterilah yang menyebabkan penyakit mosaik tersebut.
Ketika ahli botani Belanda, Martinus
Beijerinck, melaksanakan serangkaian percobaan klasik yang menunjukkan bahwa
agen penginfeksi dalam getah yang difilter dapat bereproduksi. Dalam
percobaan-percobaan lanjutan, Beijerinck menunjukkan bahwa tidak seperti yang
digunakan di laboratorium saat itu, agen penyakit mosaik yang misterius
tersebut tidak dapat dibiakkan pada medium nutrein dalam tabung reaksi atau
cawan petri.
Beijerinck membayangkan suatu partikel
yang bisa bereproduksi, berukuran jauh lebih kecil dan lebih sederhana daripada
bakteri. Beijerinck akhirnya disebut sebagai ilmuwan pertama yang menyuarakan
konsep tentang virus. Akhirnya pada tahun 1935 ketika ilmuwan Amerika, Wendell
Stanley, mengkristalisasi partikel penginfeksi, kini dikenal sebagai virus
mosaik tembakau (tobacco mosaic virus,
TMV). Setelah itu, TMV dan berbagai jenis virus lain dapat benar-benar terlihat
berkat bantuan mikroskop elektron.
2.
Struktur Virus
Virus terkecil yang teridentifikasi
berdiamater hanya 20 nm atau lebih kecil dari ribosom. Sedangkan yang terbesar
berukuran ratusan nano meter dan hampir tidak terlihat di bawah mikroskop
cahaya.
-
Genom Virus
Genom virus terdiri atas DNA yang
beruntai ganda, DNA beruntai tunggal, RNA beruntai ganda, atau RNA beruntai
tunggal, hal itu tergantung dari jenis virus tersebut. Virus disebut virus DNA
atau virus RNA, sesuai dengan jenis asam nukleat penyusun genomnya. Virus
terkecil yang diketahui hanya memiliki empat gen dalam genomnya, sedangkan yang
terbesar memiliki beberapa ratus sampai seribu gen. Sebagai perbandingan,
bakteri memiliki sekitar 200 sampai beberapa ribu gen.
-
Kapsid
Kapsid adalah cangkang
protein yang menyelubungi genom virus. Kapsid dapat berbentuk seperti batang,
polihedral, atau yang lebih kompleks lagi seperti T4, bergantung pada tipe
virusnya. Kapsid yang tersusun atas banyak subunit- subunit protein disebut kapsomer (capsomer), namun jumlah variasi
protein yang berbeda pada kapsid biasanya sedikit. Virus mosaik tembakau
misalnya, memiliki kapsid yang kaku dan berbentuk batang yang tersususn atas
lebih dari seribu molekul dari satu jenis protein yang tersusun membentuk
heliks.
Kapsid yang ditemukan menginfeksi bakteri disebut dengan
bakteriofag (bakterophage), atau fag
(fag) saja. Fag pertama yang dipelajari mencakup tujuh macam
yang menginfeksi bakteri E. coli.
Ketujuh fag ini dinamakan tipe 1 (T1), tipe 2 (T2), dan seterusnya sampai tipe
7 (T7), sesuai dengan urutan-urutan fag-fag yang ditemukan. Tiga fag T bernomor
genap (T2, T4, dan T6) ternyata memiliki struktur yang sangat mirip. Kapsid
ketinganya memiliki kepala ikosahedral memanjang yang menyelubungi DNA. Di
kepala melekat seutas potongan ekor protein dengan serat-serat yang digunakan
fag untuk melekat ke bakteri.
-
Amplop Virus (viral
envelope) atau membran selubung luar
Amplop virus
berasal dari membrane sel inang, mengandung fosfolipid dan protein membran sel
inang, amplop juga mengandung protein dan glikoprotein dari virus. Virus
hewan yang dilengkapi dengan amplop menggunakan struktur itu untuk masuk ke sel
inang. Glikoprotein virus menjulur di permukaan luar amplop. Bagian ini
berikatan ke molekul reseptor spesifik pada permukaan sel inang.
3.
Reproduksi virus
Virus tidak memiliki
enzim-enzim metabolisme dan peralatan untuk membuat protein, misalnya ribosom
yang ada di dalam sel bakteri. Virus merupakan parasit intraselular obligat
yang berarti hanya dapat bereproduksi dalam sel induk inang. Virus mengidentifikasi inang sel melalui
kecocokan ‘lubang-dan-anak-kunci’ antara protein permukaan virus dan
molekul reseptor spesifik di sebelah luar sel. Sejumlah virus bisa memiliki
kisaran inang sel yang luas dan juga bisa memiliki kisaran inang yang sempit.
Contohnya virus West Nile dan Virus ensefalitis kuda yang bisa menginfeksi
nyamuk, burung, kuda, dan manusia, untuk contoh kisaran yang sempit yaitu hanya
menginfeksi satu inang spesies inang saja seperti virus campak, virus AIDS, dan
virus influenza yang hanya menginfeksi manusia.
-
Ciri-ciri umum
siklus reproduksi virus
Infeksi virus dimulai
ketika virus berikatan ke sel inang dan genom virus menembus masuk (gambar).
Mekanisme masuknya genom bergantung pada tipe virus dan tipe sel inang.
Misalnya, fag T-genap menggunakan aparatus ekornya yang rumit untuk menyuntikkan
DNA ke dalam bakteri. Virus-virus lain masuk melalui endositas seperti pada
virus yang memiliki amplop yang berdifusi dengan membran plasma. Begitu genom
virus berada di dalam sel, protein-protein yang dikodekan dapat membajak inang,
memprogram ulang sel untuk menyalin asam nukleat virus dan membuat
protein-protein virus.
Inang sel menyediakan
nukleotida untuk membuat asam nukleat, enzim, ribosom, RNA, asam amino, ATP,
dan komponen-komponen lain yang dibutuhkan untuk membuat protein virus.
Kebanyakan virus DNA menggunakan DNA polimerase sel inang untuk menyintesis
genom baru di sepanjang cetakan yang disediakan oleh DNA virus. Sebaliknya,
untuk mereplikasi genomnya, virus RNA menggunakan polimerase yang dikodekan
oleh virus dan dapat menggunakan RNA sebagai cetakan.
Setelah dibuat,
molekul-molekul asam nukleat dan kapsomer-kapsomer virus secara spontan merakit
diri menjadi virus-virus baru. Setelah proses ini lengkap, maka virus akan keluar
dari sel dan merusak serta menghancurkan sel inang yang diinfeksi. Kerusakan
dan kehancuran sel ini mendapat tanggapan dari tubuh sehingga terjadilah reaksi
sakit atau demam dan gejala-gejala lainnya. Progeni virus yang keluar dari sel
berpotensi untuk menginfeksi sel-sel tambahan, menyebarkan infeksi virus.
-
Siklus
reproduksi bakteriofag
Penelitian terhadap
bakteriofag membimbing pada temuan bahwa sejumlah virus DNA beruntai-ganda bisa
bereproduksi melalui dua mekanisme alternatif yaitu lisis dan lisonegik
Siklus
lisis
Siklus reproduksi fag
yang mencapai pucaknya pada kematian sel inang dikenal sebagai siklus lisis (lytic cycle). Istilah ini mengacu pada
tahap infeksi terakhir ketika bakteri lisis atau pecah dan melepaskan fag-fag
yang dihasilkan dalam sel. Masing-masing fag kemudian dapat menginfeksi sel
yang sehat, dan beberapa siklus lisis yang terjadi secara berturut-turut dapat
menghancurkan seluruh populasi bakteri hanya dalam beberapa jam. Fag yang
bereproduksi hanya melalui lisis disebut fag virulen (virulen phage). Gambar dibawah ini akan menjelaskan semua fase
lisis.
Siklus
Lisogenik
Berkebalikan dengan
siklus lisis, yang membunuh sel inang, siklus lisogenik memungkinkan replikasi genom fag
tanpa menghancurkan inang. Fag yang mampu menggunakan kedua mode reproduksi
(bisa menggunakan mode siklus lisis sekaligus siklus lisogenik) dalam bakteri
disebut sebagai fag temperat (temperate phage). Untuk lebih jelas
dan lengkap silahkan lihat gambar dibawah ini (gambar).
Fag temperat disebut lambda, dan biasa ditulis dengan huruf Yunani λ dan sangat sering
digunakan untuk kode dalam penelitian biologi. Fag λ menyerupai T4, namun ekornya hanya
satu, dengan serat ekor yang pendek. Infeksi sel E. coli oleh fag λ dimulai ketika fag itu
berikatan ke permukaan sel dan menginjeksi genom DNA liniernya. Didalam inang,
molekul DNA λ membentuk lingkaran.
Yang terjadi selanjutnya bergantung pada mode reproduksi siklus lisis atau
lisogenik.
Dalam siklus lisis, genom virus langsung mengubah sel
inang menjadi pabrik penghasil λ, sel segara lisis atau
pecah dan melepaskan virus-virus yang diproduksi. Akan tetapi, selama siklus
lisogenik, molekul DNA λ digabungkan kedalam
sebuah situs spesifik pada kromosom E.
coli oleh protein-protein virus yang memutus kedua molekul DNA melingkar
dan menggabungkan keduanya. Saat terintegrasi ke dalam kromosom bakteri dengan
cara ini, DNA virus dikenal sebagai profag.
Profag bisa juga di pahami dalam bahasa yang lebih mudah ialah penggabungan
materi kromosom antara sel inang dengan materi kromosom virus.
Salah satu gen profag mengkodekan protein yang
mencegah transkripsi sebagian besar gen profag lain. Dengan demikian, sebagian
besar genom bakteriofag akan diam di dalam bakter. Setiap kali sel E. coli akan bersiap-siap untuk membelah
diri, sel tersebut juga mereplikasi DNA bakteriofag bersama-sama dengan DNA
bakteri E. coli dan mewariskan kopian
DNA bakteriofag ke sel anakan bakteri tersebut. Dengan banyaknya pembelahan sel
bakteri, maka dapat memungkinkan virus untuk menumpang hidup didalam tubuh
bakteri tersebut tanpa membunuhnya di siklus lisogenik.
Komentar