Virus dan Perannya dalam Kehidupan - Materi Biologi Kelas 10 SLTA/SMA/MA

Di awal tahun 2020 lalu terjadi pandemi global yang disebabkan oleh agensia virus bernama SARS CoV-2 penyebab Covid-19 (Corona Virus Disease 2019). Virus ini diindikasi berasal dari hewan yang mengalami mutasi dan dapat menular ke manusia. Menyebabkan orang yang terinfeksi mengalami gejala batuk, demam, hilang penciuman, diare, sakit persendian, sesak nafas bahkan hingga kematian. Para ilmuwan dan dokter bersusah payah menemukan obat untuk menghentikan penyebaran dan infeksi penyakit ini.

Virus sebenarnya adalah makhluk yang sangat unik. Karena virus yang kita kenal tidak termasuk kedalam klasifikasi 5 kingdom menurut Robert H.B. Whittaker (Monera, Protista, Fungi, Animalia, Plantae), atau klasifikasi 3 Domain menurut Carl Woose (Eubacteria, Archaea, Eukaryota). Lalu siapa sebenarnya makhluk bernama virus itu? Pada Bab ini akan dipelajari tentang ciri-ciri virus, sejarah penemuan, cara reproduksi virus, klasifikasi, dan peran virus dalam kehidupan manusia.

{tocify} $title={Daftar isi}

A. Ciri-Ciri Virus

Virus adalah makhluk kecil tak kasat matadengan ukuran tubuh virus antara 200-300 nm (nanometer), dimana 1 nm = 1/1000.000 mm. Sehingga tubuh virus tidak dapat dilihat dengan mata telanjang dan mikroskop cahaya biasa. Harus digunakan mikroskop elektron untuk melihat kenampakan tubuh virus.
Tubuh virus sangat sederhana yang hanya terdiri dari materi genetik DNA atau RNA yang dibungkus oleh protein atau kapsid.
Virus tidak dapat tumbuh dan berkembang biak apabila berada diluar tubuh inang sehingga disebut juga parasit obligat intraseluler.
Dapat dikristalkan.

B. Sejarah Penemuan Virus

Virus ditemukan dan diteliti oleh beberapa ilmuan, diantaranya yaitu:

1. Adofl Mayer

Virus pertama kali dilaporkan oleh Adolf Mayer pada tahun 1886 yang merupakan ahli kimia pertanian dari Jerman.
Mayer melihat adanya gejala yang tidak wajar pada daun tanaman tembakau. Permukaan daun terlihat seperti ada bintik-bintik yang menyerupai mozaikdan terlihat layu.
Dia meyakini bahwa tanaman tembakau terinfeksi oleh penyakit yang mungkin disebabkan oleh bakteri.
Mayer melakukan percobaan sederhan dengan mengekstrak cairan dari daun yang terserang penyakit dan mengoleskannya pada daun tanaman yang sehat.
Saat dilakukan pengamatan daun tanaman yang sehat menimbulkan gejala penyakit yang sama dengan tanaman sebelumnya.
Hal ini membuktikan bahwa didalam ekstrak daun yang sakit mengandung agensia penyebab penyakit.

2. Dmitri Ivanowski

Pada tahun 1892 seorang ahli tanaman asal Rusia bernama Dmitri Ivanowski melakukan percobaan ulang terhadap percobaan yang pernah dilakukan Adolf Mayer.
Cairan ekstrak dari daun sakit sebelum dicobakan pada daun sehat disaring terlebih dahulu menggunakan membran filter khusus untuk menyaring bakteri.
Filtrat yang dihasilkan dari filtrasi kemudian dioleskan pada daun tanaman sehat.
Setelah dilakukan pengamatan ternyata menimbulkan gejala penyakit yang sama seperti tanaman awal.
Hal ini meyakinkan Ivanowski bahwa agensia penyebab penyakit yang berada didalam cairan berukuran lebih kecil dari bakteri pada umumnya.

3. Martinus Beijerinck

Pada tahun 1898 Martinus Beijerinck seorang ahli mikrobiologi melakukan percobaan ulang mengenai penyakit pada tanaman tembakau.
Dia mengamati adanya suatu agensia dalam cairan yang mampu melewati filter dan mampu menimbulkan penyakit yang sama.
Cairan penyebab penyakit ini dinamakan Contagium Vivum Fluidium yang kemudian disebut dengan istilah virus.

4. Wendell Meredith Stanley

Beberapa tahun kemudian serang ahli biokimia dan virologi asal Amerika bernama Wendell Meredith Stanley menyatakan bukan cairannya yang menyebabkan penyakit, akan tetapi terdapat agensia lain yang disebut partikel yang aktif didalam cairan.
Lalu ditahun yang sama ditemukan juga agensia penyebab penyakit pada mulut sapi yang kasusnya mirip dengan agensia penyebab penyakit pada daun tembakau.

C. Bentuk dan Struktur Virus

Virus mempunyai bentuk yang bermacam-macam. Ada yang berbentuk bola/bulat, batang, batang, sperical/berpilin, polihedral/segi banyak, peluru dan berbentuk T seperti virus Bakteriofag.

Gambar (a) adalah virus Bakteriofag yang berbetuk T
Gambar (b) adalah virus daun tembakau / Tobacco Mozaic Virus (TMV) yang berbentuk batang
Gambar (c) adalah virus Adeno / Adenovirus yang berbentuk polihedral

Bentuk-bentuk virus lainnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

D. Struktur Virus Bakteriofag

Bakteriofag adalah virus yang menyerang bakteri. Dapat dikatakan virus ini memanfaatkan sel bakteri sebagai inang untuk berkembang biak. Berukuran sangat kecil antara 100-200 nm dengan bagian-bagian tubuh berupa kepala yang mengandung materi genetik DNA yang dibungkus oleh kapsid dan bagian ekor.

Asam nukleat virus adalah sebuah untaian materi genetik berupa DNA sirkular yang mengandung informasi blue print struktur tubuh virus, dan berfungsi mengendalikan reproduksi virus dalam tubuh sel inang.
Kapsid virus tersusun oleh protein struktural yang saling bergabung menyelubungi tubuh virus. Satuan kapsid virus disebut dengan kapsomer. Kapsoemer yang saling bergabung membentuk kapsid yang berfungsi untuk melindungi materi genetik didalamnya.
Kepala virus berisi asam nukleat dan kapsid virus.
Ekor virus terdiri dari serabut ekor yang berfungsi untuk melekatkan virus pada permukaan sel inang, serta sebagai media memasukkan materi genetik virus kedalam tubuh sel inang.

E. Reproduksi Virus Bakteriofag

Virus secara alamiah tidak dapat berkembang biak tanpa bantuan sel inang. Virus memanfaatkan mesin molekuler tubuh sel inang untuk mereplikasi/menggandakan bagian tubuhnya. Akhir dari proses replikasi virus akan terbentuk ribuan bahkan jutaan virus baru yang identik dan akan segera meninggalkan sel inang untuk memulai siklus reproduksi baru.

Bakteriofag dalam melakukan reproduksi dapat mengalami 2 fase replikasi, yaitu fase litik dan lisogenik. Fase litik ditandai dengan terbentuknya virus-virus baru yang keluar dari sel inang, sedangkan fase lisogenik ditandai dengan berintegrasinya meteri genetik virus dengan materi genetik sel inang membentuk Profaga.

1. Siklus Litik Bakteriofag

Siklus ini mempunyai 5 tahap utama, yaitu:

Tahap penempelan virus (Adsorposi) = Bakteriofag menempel pada permukaan sel inang menggunakan bantuan serabut ekor. Biasanya penempelan virus dipandu oleh sebuah reseptor pada permukaan sel inang.
Tahap penetrasi (Injeksi) = Setelah menempel pada tubuh sel inang, struktur tubuh virus yang mirip jarum menusuk permukaan sel inang untuk memberikan celah memasukkan / menginjeksikan materi genetik virus kedalam sitoplasma sel inang.
Tahap replikasi (Penggandaan) = Materi genetik yang telah masuk kedalam sitoplasma sel inang akan mengambil alih proses metabolisme sel dan akan membuat bagian-bagian tubuh virus.
Tahap perakitan = Bagian tubuh virus yang terbentuk kemudian dirakit membentuk struktur virus baru.
Tahap Lisis = Virus yang selesai dirakit akan mengeluarkan lisozim untuk melubangi membran sel inang. Dan virus-virus baru keluar dari sel inang untuk menginfeksi sel lainnya.

2. Siklus Lisogenik Bakteriofag

Siklus ini hampir mirip dengan siklus litik, namun bedanya ada di tahap 3.

Tahap penempelan virus (Adsorposi) = Bakteriofag menempel pada permukaan sel inang menggunakan bantuan serabut ekor. Biasanya penempelan virus dipandu oleh sebuah reseptor pada permukaan sel inang.
Tahap penetrasi = Setelah menempel pada tubuh sel inang, struktur tubuh virus yang mirip jarum menusuk permukaan sel inang untuk memberikan celah memasukkan / menginjeksikan materi genetik virus kedalam sitoplasma sel inang.
Tahap integrasi = Pada situasi yang tidak menguntungkan seperti lingkungan yang tidak sesuai atau karena pengaruh zat kimia, materi genetik virus akan terintegrasi / bergabung dengan materi genetik inang. Gabungan materi keduanya disebut dengan Profaga.
Tahap pembelahan sel inang = Sel inang yang masih hidup akan melakukan reproduksi dengan cara pembelahan diri. Pada saat proses pembelahan sel, Profaga akan ter-replikasi dan diturunkan kepada anakan-anakan sel. Apabila kondisi lingkungan sesuai, Profaga akan aktif dan dapat masuk kedalam siklus litik dari tahap 3 - 5.

Siklus Litik dan Lisogenik Bakterifag

Agar lebih mudah memahami tahapan-tahapan siklus litik dan lisogenenik dapat disimak pada video berikut ini:

F. Klasifikasi Virus

Di dunia ini terdapat ratusan jenis virus yang di kelompokkan berdasarkan tipe materi genetiknya, yaitu DNA dan RNA. Klasifikasi dan penamaan virus telah dirintis sejak tahun 1966 oleh International Commitee on Taxonomy of Viruses (ICVT) yang merupakan suatu komite khusus yang membahas klasifikasi diluar makhluk hidup.

Virus juga memiliki tingkatan takson, namun lebih sederhana jika dibandingkan dengan takson makhluk hidup. Takson virus hanya terdiri dari tingkat ordo, famili, genus dan spesies. Contoh takson yang dimiliki oleh virus Ebola adalah sebagai berikut:

Ordo : Mononegavirales

Famili : Filoviridae

Genus : Filovirus

Spesies : Ebola virus

Contoh takson yang dimiliki oleh virus SARS CoV-2 penyebab Covid-19 adalah sebagai berikut:

Ordo : Nidovirales

Famili : Coronaviridae

Genus : Betacoronavirus

Spesies : Corona Virus-2 (SARS CoV-2)

Berikut adalah contoh spesies virus yang dikelompokkan berdasarkan tipe materi genetik yang dimilikinya:

1. Virus RNA / Ribovirus

Virus toga = penyebab demam kuning
Virus arena = penyebab meningitis
Virus picorna = penyebab polio
Virus orthomyxo = penyebab influenza
Virus paramyxo = penyebab pes pada ternak
Virus rhabdo = penyebab rabies
Virus hepatitis = penyebab hepatitis
Retrovirus = penyebab AIDS

2. Virus DNA / Deoksiribovirus

Virus herpes = penyebab herpes
Virus pox = penyebab kanker, leukimia, limfoma
Virus mozaic = penyebab bercak pada daun tembakau
Virus papova = penyebab kutil pada kulit manusia

G. Peran Virus dalam Kehidupan Manusia

Virus memiliki peran menguntungkan dan merugikan bagi manusia. Peran menguntungkan virus adalah sebagai meterial dalam pembuatan vaksin. Namun sebagaian besar virus menyebabkan kerugian dengan berbagai penyakiti yang ditimbulkan setelah menginfeksi manusia, hewan dan tumbuhan.

1. Penyakit pada Manusia yang Disebabkan oleh Virus

Gondongan = penyakit pembekakan kelenjar parotis (kelenjar ludah) yang dapat menular, disebabkan oleh virus Paramyxovirus.
Herpes = penyakit yang menginfeksi sel-sel epitel menyebabkan ruam kemerahan pada kulit. Penyakit ini disebabkan oleh virus herpes simpleks (HSV-1 dan HSV-2).
Cacar Air small pox) = penyakit disebabkan oleh virus yang menyebabkan terbentuknya gelembung-gelembung berisi cairan pada kulit. penyakit ini disebabkan oleh virus variola.
Hepatitis = penyakit gangguan fungsi hati dan saluran empedu yang dapat menyebabkan kematian. Penyakit ini disebabkan oleh virus Hepatitis. Terdapat 5 jenis penyakit hepatitis, yaitu Hepatitis A, B, C, D dan E dengan agensia virus berbeda yang disebut Virus Hepatitis A (HAV), Virus Hepatitis B (HBV), Virus Hepatitis C (HCV), Virus Hepatitis D (HDV) dan Virus Hepatitis E (HEV).
Influenza = penyakit yang menyerang saluran pernafasan, menyebabkan batuk, pilek, menggigil, sakit kepala, nyeri otot dan demam. Penyakit ini disebabkan oleh virus Orthomyxovirus.
Campak (Morbili) = penyakit ini menyebabkan terjadinya demam, bersin, batuk pilek, mata merah dan menimbulkan bercak coklat pada kulit. Penyakit ini disebabkan oleh virus Morbillivirus.
Polio = penyakit yang menyerang syaraf pusat, sehingga mengalami kelumpuhan. Penyakit ini disebabkan oleh virus bernama Poliovirus.
AIDS (Acquired Immunodeficiency Syndrome) = merupakan penyakit yang menyebabkan hilangnya sistem pertahanan tubuh, sehingga mudah diserang oleh penyakit lainnya (sindrom). Penyakit ini disebabkan oleh virus HIV (Human Immunodeficiency Virus).
Demam Berdarah = penyakit yang menyebabkan tubuh mengalami demam tinggi dan menggigil. Selain itu bagian tubuh lain seperti otot, sendi dan bola mata terasa sakit dan lemah. Penyakit ini disebabkan oleh virus bernama Dengue, yang disebarkan melalui nyamuk Aedes aegepty.
Chikungunya = penyakit yang menyebabkan tubuh mengalami demam tinggi dan menggigil sama seperti demam berdarah. Penyakit ini disebabkan oleh virus Chikungunya yang juga disebarkan melalui nyamuk Aedes aegepty.
Ebola = penyakit yang menyerang sel makrofag pada sistem imun tubuh dan fibroblas. Penyakit ini sangat mematikan karena dapat menyebabkan pendarahan yang hebat. Penyakit ini disebabkan oleh virus Ebola.
Flu Burung = penyakit yang menyerang unggas dan manusia. Menyebabkan gejala demam, sakit tenggorokan, nyeri otot, sakit kepala, lemas, sesak nafas dan radang paru-paru (Pneumonia). Penyakit ini disebabkan oleh virus Avian Influenza (H5N1).
SARS (Severe Accute Respiratory Syndrome) = penyakit sindrom saluran pernafasan akut yang menyebabkan gejala batuk kering, menggigil, lesu, sakit kepala, dan sesak nafas. Penyakit ini disebabkan oleh virus SARS CoV, dan saat ini terdapat jenis SARS CoV-2 yang menyebabkan pandemi COVID-19.

2. Penyakit pada Hewan yang Disebabkan oleh Virus

Rabies = penyakit yang menyebabkan infeksi saraf pusat. Penyakit ini disebabkan oleh virus bernama Rhabdovirus. Penyakit ini dapat menular ke manusia melalui gigitan hewan seperti anjing, serigala, rubah, tikus, kucing, kelelawar, kelinci, sapi, kuda dan kambing.
Penyakit Mulut dan Kuku = penyakit yang menyebabkan kuku terbelah pada sapi, domba, babi, kambing, kerbau, dan hewan liar. Penyakit ini disebabkan oleh virus bernama Apthovirus.
Tetelo (New Castle Disesease) = penyakit yang menyerang unggas seperti ayam dan menimbulkan gejala diare, batuk-batuk dan berjalan miring-miring.

3. Penyakit pada Tumbuhan yang Disebabkan oleh Virus

Tungro = penyakit yang menyerang tanaman padi dan menimbulkan gejala daun menguning dan mati. Penyakit ini disebabkan oleh virus Tungro.
Mosaik = penyakit yang menyerang tanaman tembakau, kacang tanah, tomat, cabai, pepaya dan kentang dan menimbulkan gejala bercak-bercak pada daun. Penyakit ini disebabkan oleh virus Mozaik.

H. Peran Virus Bagi Manusia

1. Sifat menguntungkan virus bagi manusia

Ditemukannya vaksin dan teknologi pembuatannya
Rekayasa genetika menggunakan vektor virus
Agensia pembunuh bakteri yang resisten antibiotik

2. Sifat merugikan virus

Kebanyakan virus adalah sebagai agensia penyebab peyakit pada hewan, tumbuhan dan manusia.

Contoh virus yang menginfeksi hewan = Flu burung (H5N1), Flu Babi (H1N1), Rabies, penyakit kuku dan mulut pada sapi, New castle / tetelo, dan Plague.
Contoh virus yang menginfeksi Tumbuhan = TMV, Citrus Vein Phloem Degeneration (CVPD), dan Tugro.
Contoh virus yang menginfeksi manusia = HIV, small pox / cacar air, campak, rabies, Covid-19, SARS, Flu Burung, Plague, Hepatitis, Herpes, Polio, meningitis dan kanker.

I. Latihan Soal

SOAL UJI KOMPETENSI BAB VIRUS

KLIK UNTUK MENGERJAKAN

J. Sumber & Referensi

P. Ferdinan, F. dan Ariebowo, M. 2008. Praktis Belajar Biologi SMA Kelas X - KTSP 2006. Buku Sekolah Elektronik (BSE), ISBN: 9789790688230.

Blog Masiki