Virus adalah agen infeksi kecil yang hanya bereplikasi di dalam sel hidup organisme lain. Virus dapat menginfeksi semua jenis bentuk kehidupan, dari hewan dan tumbuhan hingga mikroorganisme, termasuk bakteri dan archaea.
Sejak artikel 1892 dari Dmitri Ivanovsky menggambarkan patogen non-bakteri yang menginfeksi tanaman tembakau, dan penemuan virus mosaik tembakau oleh Martinus Beijerinck pada tahun 1898, sekitar 5.000 spesies virus telah dijelaskan secara terperinci, meskipun ada berjuta jenis. Virus ditemukan di hampir setiap ekosistem di Bumi dan merupakan jenis entitas biologis yang paling banyak. Studi tentang virus dikenal sebagai virologi, sub-spesialisasi mikrobiologi.
Meskipun tidak di dalam sel yang terinfeksi atau dalam proses menginfeksi sel, virus ada dalam bentuk partikel independen. Partikel-partikel virus ini, juga dikenal sebagai virion, terdiri dari: (i) materi genetik yang terbuat dari DNA atau RNA, molekul panjang yang membawa informasi genetik; (ii) lapisan protein, yang disebut kapsid, yang mengelilingi dan melindungi materi genetik; dan dalam beberapa kasus (iii) amplop lipid yang mengelilingi lapisan protein. Bentuk-bentuk partikel virus ini berkisar dari bentuk heliks dan ikosahedral sederhana untuk beberapa spesies virus hingga struktur yang lebih kompleks untuk yang lain. Sebagian besar spesies virus memiliki virion yang terlalu kecil untuk dilihat dengan mikroskop optik. Virion rata-rata sekitar satu seperseratus ukuran bakteri rata-rata.
Asal-usul virus dalam sejarah evolusi kehidupan tidak jelas: beberapa mungkin berevolusi dari plasmid — potongan DNA yang dapat berpindah antar sel — sementara yang lain mungkin telah berevolusi dari bakteri. Dalam evolusi, virus adalah sarana penting transfer gen horizontal, yang meningkatkan keragaman genetik. Virus dianggap oleh beberapa orang sebagai bentuk kehidupan, karena mereka membawa materi genetik, bereproduksi, dan berevolusi melalui seleksi alam, tetapi tidak memiliki karakteristik kunci (seperti struktur sel) yang umumnya dianggap perlu untuk dihitung sebagai kehidupan. Karena mereka memiliki beberapa tetapi tidak semua kualitas seperti itu, virus telah digambarkan sebagai “organisme di ujung kehidupan”, dan sebagai replikator.
Virus menyebar dalam banyak cara; virus pada tumbuhan sering ditularkan dari tanaman ke tanaman oleh serangga yang memakan getah tanaman, seperti kutu daun; virus pada hewan dapat dibawa oleh serangga penghisap darah. Organisme pembawa penyakit ini dikenal sebagai vektor. Virus influenza menyebar dengan batuk dan bersin. Norovirus dan rotavirus, penyebab umum gastroenteritis virus, ditularkan melalui rute fecal-oral dan diteruskan dari orang ke orang melalui kontak, memasuki tubuh dalam makanan atau air. HIV adalah salah satu dari beberapa virus yang ditularkan melalui hubungan seksual dan oleh paparan darah yang terinfeksi. Berbagai sel inang yang dapat diinfeksi virus disebut “kisaran inang”. Ini bisa menjadi sempit, yang berarti virus mampu menginfeksi beberapa spesies, atau luas, yang berarti ia mampu menginfeksi banyak orang.
Infeksi virus pada hewan memprovokasi respon imun yang biasanya menghilangkan virus yang menginfeksi. Respon imun juga dapat diproduksi oleh vaksin, yang memberikan kekebalan yang didapat secara artifisial terhadap infeksi virus tertentu. Beberapa virus, termasuk yang menyebabkan AIDS dan hepatitis virus, menghindari respons imun ini dan mengakibatkan infeksi kronis. Antibiotik tidak berpengaruh pada virus, tetapi beberapa obat antivirus telah dikembangkan.
Struktur virus
Virus menampilkan beragam bentuk dan ukuran, yang disebut morfologi. Secara umum, virus jauh lebih kecil daripada bakteri. Sebagian besar virus yang telah dipelajari memiliki diameter antara 20 dan 300 nanometer. Beberapa filovirus memiliki panjang total hingga 1400 nm; diameternya hanya sekitar 80 nm. Sebagian besar virus tidak dapat dilihat dengan mikroskop optik sehingga pemindaian dan mikroskop elektron transmisi digunakan untuk memvisualisasikannya. Untuk meningkatkan kontras antara virus dan latar belakang, “noda” elektron-padat digunakan. Ini adalah larutan garam dari logam berat, seperti tungsten, yang menghamburkan elektron dari daerah yang ditutupi dengan noda. Ketika virion dilapisi dengan noda (pewarnaan positif), detail halus dikaburkan. Pewarnaan negatif mengatasi masalah ini dengan menodai latar belakang saja.
Sebuah partikel virus lengkap, yang dikenal sebagai virion, terdiri dari asam nukleat yang dikelilingi oleh lapisan pelindung protein yang disebut kapsid. Ini terbentuk dari subunit protein identik yang disebut kapsomer. Virus dapat memiliki lipid “amplop” yang berasal dari membran sel tuan rumah. Kapsid dibuat dari protein yang dikodekan oleh genom virus dan bentuknya berfungsi sebagai dasar untuk perbedaan morfologi. Subunit protein berkode virus akan merakit sendiri untuk membentuk kapsid, secara umum membutuhkan kehadiran genom virus. Kode virus kompleks untuk protein yang membantu dalam pembangunan kapsid mereka. Protein yang terkait dengan asam nukleat dikenal sebagai nukleoprotein, dan hubungan protein kapsid virus dengan asam nukleat virus disebut nukleokapsid. Kapsid dan seluruh struktur virus dapat secara mekanis (secara fisik) diperiksa melalui mikroskop kekuatan atom. Secara umum, ada empat jenis virus morfologi utama:
Spiral (Heliks)
Virus-virus ini terdiri dari satu jenis capsomere yang ditumpuk di sekitar sumbu pusat untuk membentuk struktur heliks, yang mungkin memiliki rongga tengah, atau tabung. Susunan ini menghasilkan virion berbentuk batang atau berserabut: Ini bisa pendek dan sangat kaku, atau panjang dan sangat fleksibel. Bahan genetik, secara umum, RNA untai tunggal, tetapi ssDNA dalam beberapa kasus, terikat ke dalam heliks protein oleh interaksi antara asam nukleat bermuatan negatif dan muatan positif pada protein. Secara keseluruhan, panjang kapsid heliks berhubungan dengan panjang asam nukleat yang terkandung di dalamnya dan diameter tergantung pada ukuran dan pengaturan kapsomer. Virus mosaik tembakau yang dipelajari dengan baik adalah contoh dari virus heliks
Icosahedral
Sebagian besar virus hewan bersifat icosahedral atau dekat-bulat dengan simetri ikosahedral kiral. Sebuah icosahedron biasa adalah cara optimal untuk membentuk cangkang tertutup dari sub-unit identik. Jumlah minimum kapsomer identik yang diperlukan untuk setiap wajah segitiga adalah 3, yang memberikan 60 untuk ikosahedron. Banyak virus, seperti rotavirus, memiliki lebih dari 60 capsomers dan tampak bulat tetapi mereka mempertahankan simetri ini. Untuk mencapai hal ini, kapsomer di apeks dikelilingi oleh lima kapsomer lain dan disebut penton. Capsomer pada wajah segitiga dikelilingi oleh enam lainnya dan disebut hexons. [80] Hexon pada dasarnya datar dan penton, yang membentuk 12 simpul, melengkung. Protein yang sama dapat bertindak sebagai subunit dari kedua pentamer dan hexamers atau mereka dapat terdiri dari protein yang berbeda.
Yang tersebar luas
Ini adalah ikosahedron memanjang sepanjang sumbu lima kali lipat dan merupakan pengaturan umum dari kepala bakteriofag. Struktur ini terdiri dari silinder dengan tutup di kedua ujungnya.
Amplop
Beberapa spesies virus membungkus diri dalam bentuk modifikasi dari salah satu membran sel, baik membran luar yang mengelilingi sel inang yang terinfeksi atau membran internal seperti membran nuklir atau retikulum endoplasma, sehingga mendapatkan lapisan luar lipid yang dikenal sebagai amplop virus. Membran ini dipenuhi dengan protein yang dikodekan oleh genom virus dan genom inang; Membran lipid itu sendiri dan karbohidrat apa pun berasal sepenuhnya dari tuan rumah. Virus influenza dan HIV menggunakan strategi ini. Sebagian besar virus yang terbungkus tergantung pada amplop untuk infektivitasnya.
Kompleks
Virus-virus ini memiliki kapsid yang tidak murni heliks atau murni icosahedral, dan yang mungkin memiliki struktur tambahan seperti protein ekor atau dinding luar yang kompleks. Beberapa bakteriofag, seperti Enterobacteria phage T4, memiliki struktur kompleks yang terdiri dari kepala ikosahedral yang terikat dengan heliks, yang mungkin memiliki pelat dasar heksagonal dengan serat protein yang menonjol. Struktur ekor ini bertindak seperti syringe molekuler, menempel pada inang bakteri dan kemudian menyuntikkan genom virus ke dalam sel.