Virus: Sejarah, Ciri, Bentuk, Struktur, Replikasi, Manfaat dan Kerugian [Lengkap + Referensi]

Dari klasifikasi 6 kingdom, kita tahu bahwa virus menjadi kingdom tersendiri. Perbandingkan dengan sel eukariot dan sel prokariot, virus memiliki ciri yang spesifik dan mempunyai struktur yang lebih sederhana.

Virus makhluk hidup atau bukan?

Virus merupakan bentuk makhluk hidup yang paling sederhana dan dapat menginfeksi makhluk hidup lainnya yang menyebabkan beberapa penyakit. Ia dapat bereproduksi ketika ia menempel pada makhluk hidup lain atau sebagai inangnya, tetapi virus sejatinya tidak mengalami proses metabolisme. Banyak ilmuwan yang mengatakan setuju bahwa virus bukan makhluk hidup. Ia berada di tengah-tengahnya, atau disebut “A Borrowed Life”.

Sejarah Virus

Berawal dari penyakit tobacco mosaic pada tanaman tembakau. Pada tahun 1883, Adolf Mayer, seorang ilmuwan Jerman menemukan bahwa tanaman dapat mengirimkan penyakit ke tanaman lainnya. Dengan cara menggunakan getah tanaman. Hasil dari penelitiannya ternyata tidak berhasil, dan beranggapan bahwa penyakit itu disebabkan oleh bakteri kecil yang tak biasa dan tidak dapat dilihat di mikroskop. Kemudian, satu dekade setelahnya, Dmitri Ivanowsky, ilmuwan Rusia menggunakan Chamberland atau penyaring bakteri menggunakan getah tanaman tersebut. Hasilnya, getah tetap menghasilkan penyakit mosaic. Ivanowsky beranggapan bahwa bakteri patogen yang sangat kecil atau zat kimia yang berasal dari bakteri menyebabkan penyakit tersebut.

Lalu, pada tahun 1897, Martinus Beijerinck, seorang botani Belanda menemukan bahwa sesuatu yang menyebabkan penyakit mosaic, tidak dapat dikultur di media nutrient, dan Beijerinck menggambarkan bahwa partikel tersebut lebih sederhana dan kecil dari bakteri dan ilmuwan yang mengungkapkan konsep virus. Tahun 1935 Wendel Stanley, ilmuwan Amerika yang memvisualisasikan virus dengan cara kristalisasi dan menamakannya tobacco mosaic virus (TMV).

Ciri-ciri Virus

Beberapa ciri umum virus, yaitu:

1. Berukuran kecil, dengan diameter paling kecil sekitar 20nm dan paling besar sekitar 1,5µm
2. Pada umumnya, virus dapat mengkristal
3. Memiliki salah satu asam nukleat saja, yaitu RNA atau DNA
4. Dapat berkembang biak pada saat menumpang di sel makluk hidup lain
5. Terdiri dari asam nukleat yang dilapisi oleh protein (kapsid)
6. Tidak mempunyai inti sel, membran, dan sitoplasma
7. Aktif pada sel inang yang spesifik

Bentuk-bentuk Virus

Gambar bentuk virus: batang, polyhedral, dan bola

Ada beberapa bentuk virus, diantaranya:

1. Batang, contohnya TMV
2. Huruf  T, contohnya bakteriofag
3. Polyhedral, contohnya adenovirus, poliovirus, rhinovirus
4. Bola, contohnya HIV

Struktur Virus

Gambar Struktur virus

Struktur virus terdiri dari 3 bagian, yaitu:

• Kepala

Terdiri dari materi genetik (RNA/DNA) dengan protein yang melapisinya atau kapsid. RNA/DNA yang tersusun dapat berupa double-stranded DNA (contohnya Adenovirus, Papillomavirus, dan Herpesvirus) , single-stranded DNA (contohnya Parvovirus), double-stranded RNA (contonya, Reovirus), single-stranded RNA (contohnya Coronavirus, Picornavirus, dan Flavivirus), bergantung pada tipe virusnya.  Kapsid terdiri dari beberapa molekul protein yang bernama kapsomer yang berfungsi sebagai pelindung materi genetik, memberikan bentuk pada virus, dan menyediakan protein enzim.

• Leher

Penyambung bagian kepala dan ekor, dan hanya virus bentuk kompleks yang memilikinya.

• Ekor

Bagian yang digunakan untuk menancap pada tubuh inangnya yang terdiri dari selubung ekor yang digunakan untuk menginjeksi DNA ke dalam sel , papan dasar yaitu tempat melekatnya selubung dan tabung ekor, dan serabut ekor sebagai penerima rangsang dari jarum penusuk.

Replikasi Virus

Virus dapat bereplikasi dengan cara menumpang pada sel inangnya. Ia dapat mengidentifikasi sel inangnya dengan cara “lock and key” antara permukaan protein viral (pada virus) dan molekul reseptor spesifik yang ada di luar sel. Infeksi virus terjadi ketika virus menancap pada sel inang dan materi genetik dari virus masuk ke sel inang tersebut. Proses masuknya materi genetik ke sel inang bergantung pada tipe virusnya.

Umunya, pertama virus yang menempel pada sel inang dan memasukan materi genetiknya (misalnya DNA) ke dalam sel, kemudian enzim yang ada pada sel inang melakukan replikasi pada materi genetik dari virus, dan mengubahnya menjadi mRNA dan memproduksi protein kapsid lebih banyak lagi menggunakan ribosom dan ketika materi genetik dari virus dan kapsomer sudah terbentuk, akan terjadi proses spontan dan menjadi virus baru yang nantinya akan keluar dari sel inang.

Ada tiga klasifikasi untuk virus berdasarkan inangnya yaitu virus bakteri (phages), virus hewan, dan virus tumbuhan. Ada dua mekanisme replikasi virus, yaitu siklus litik dan lisogenik

1. Siklus Litik

Gambar Siklus Litik

Siklus litik merupakan siklus replikasi fage yang dapat menyebabkan kematian sel inang. Fage yang ada pada virus yang masuk pada sel inang dapa diproduksi lebih banyak di dalam sel dan dapat menginfeksi sel sehat lainnya. Tahapan dari siklus litik sebagai berikut:

1. Adsorpsi, dengan menempelnya serabut ekor pada permukaan sel reseptor
2. Penetrasi, proses pemasukan materi genetik ke dalam sel atau dengan kata lain fage meninggalkan kapsid dan masuk ke dalam sel. Pada tahap ini juga terjadi degradasi pada DNA sel inang.
3. Sintesis, terjadi proses sintesis materi genetik virus, memproduksi fage DNA bersama protein fage dan menggandakannya.
4. Perakitan, terjadi pembentukan virus dari bagian kepala, leher, dan ekor
5. Lisis, proses keluarnya virus dari sel inang dengan merusak sel membrane dari sel inang

2. Siklus Lisogenik

Gambar Siklus Lisogenik

Siklus lisogenik dapat mereplikasi genome virus tanpa harus merusak sel inangnya. Fage dapat menggunakan dua mekanisme langsung dalam sel inang (bakteri) yang disebut fage temperate . Tahapan-tahapan saat siklus lisogenik yaitu:

1. Fage menginfeksi sel inang ketika DNA fage tidak dapat mengontrol DNA tersebut
2. Proses adsorpsi, DNA fage menempel pada reseptor sel inang
3. Memasukan materi genetik ke dalam sel dan melempaskan kapsid
4. Terbentuk profage, yaitu DNA fage bergabung dengan kromosom sel inang
5. Sel inang memproduksi dengan menggandakan profage yang sebelumnya sudah terbentuk menjadi sel anak yang mengandung profage

Siklus litik dan lisogenik terjadi pada virus dengan sel inangnya adalah bakteri, pada virus yang membutuhkan sel inang hewan biasanya virus yang mempunyai envelope. Pada virus yang memiliki envelope, replikasi yang terjadi misalnya pada RNA virus yang ber-envelope dengan ikatan tunggal, yaitu:

Gambar Replikasi pada virus ber-envelope

Glikoprotein pada envelope virus berikatan pada reseptor, kemudian materi genetik pada virus masuk ke sel inang, lalu RNA polymerase mensintesis menjadi mRNA dan menggandakannya. mRNA diubah menjadi protein kapsid ( di sitosol) dan glikoprotein (di ribosom dan badan golgi) yang nantinya akan menjadi vesikel envelope dan menuju ke plasma membrane. Kapsid yang terbentuk, membungkus materi genetik RNA sebelumnya dan bersamaan dengan proses keluarnya kapsid dari sel inang, envelope yang sudah ada pada plasma membrane menyelimutinya dan terbentuklah virus baru.

Manfaat Virus

Banyak virus yang menimbulkan penyakit dan kerugian bagi manusia, hewan, tumbuhan, dan makhluk hidup lainnya. Contohnya seperti saat ini, ilmuwan dari berbagai negara berlomba-lomba untuk membuat vaksin untuk Covid-19 menggunakan virus itu sendiri. Ada beberapa manfaat dari virus diantaranya:

1. Sebagai pembuatan vaksin
2. Pengobatan biologi
3. Penelitian, terutama dalam hal genetika
4. Dapat memberantas hama tanaman tertentu
5. Melemahkan bakteri
6. Sebagai vektor dalam rekayasa genetika untuk membuat antitoksin

Kerugian Virus

Sejatinya, virus dapat menyerang hewan, tumbuhan, maupun manusia sebagai sel inang untuk memperbanyak diri, akan tetapi virus menimbulkan banyak kerugian bagi sel inangnya. Berdasarkan tempat sel inangnya, virus terbagi menjadi tiga yaitu:

• Virus yang menyerang tumbuhan

1. Tobacco mosaic virus (TMV) menyebabkan penyakit mosaic pada tanaman tembakau
2.  Virus Tungro menyebabkan penyakit kerdil yang menjadikan tanaman susah untuk tumbuh

• Virus yang menyerang hewan

1. Penyakit rabies yang menyerang saraf pada hewan dan manusia, oleh virus Rabies
2. Foot and mouth disease virus yang menyebabkan sakit pada mulut dan kaki pada sapi atau kerbau
3. Virus Polyma yang menyebabkan Penyakit tumor pada hewan
4. Rous Sarcoma Virus (RSV) yang menyebabkan penyakit kanker pada ayam
5. New Custle disease (NCD) yang menyebabkan Penyakit tetelo pada ayam.  

• Virus yang menyerang manusia

1. Virus SARS-CoV-2 yang menyebabkan Covid-19 dan menjadi pandemi Global. Gejala dominan Covid-19 yaitu sesak napas, demam, dan bersin.
2. Ebola virus yang menyebabkan penyakit Ebola yang dapat menyebabkan seperti  demam, mual atau muntah sampai mengeluarkan darah, dan terjadi masalah pada sistem sirkulasi
3. Virus chikungunya yang menyebabkan penyakit chikungunya dari nyamuk yang menyebabkan demam, mudah lelah, dan timbul ruam-ruam
4. Penyakit polio oleh Poliomyelitis virus yang menyerang saraf pusat dan dapat mengakibatkan kelumpuhan
5. Penyakit influenza oleh influenza virus yang menyebabkan penyakit yang menyerang saluran pernapasan seperti pilek, bersin berlebihan, dan lain sebagainya
6. Virus Picornavirus yang menyebabkan penyakit Hepatitis A, B, dan C olehyang menyerang hati manusia
7. Varicella virus yang menyebabkan penyakit cacar air.
8. HIV yang menyebabkan AIDS(Acquired Immunodeficiency Syndroms) yang menyerang sistem kekebalan tubuh.
9. Paramyxovirus yang menyebabkan penyakit gondong.

Referensi:

[1] Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Peter V. Minorsky, Steven A. Wasserman, and Jane B. Reece. Campbell Biology eleventh edition. Hoboken : Pearson Higher Education. 2016. Viruses. Pg 396-408.

[2] the-scientist.com. Diakses pada 27 Desember 2020. https://cdn.the-scientist.com/assets/articleNo/67088/aImg/35881/cov-l.jpg