BAKTERIOFAGE (Struktur, Ciri-Ciri, Reproduksi Baktriofage, Hubungan Daur Litik Lisogenik Baktriofage)

Bakteriofage (sederhananya fage) merupakan virus yang menginfeksi/ menyerang bakteri. Virus ini sering digunakan oleh para ilmuwan untuk penelaahan lebih mendalam tentang virus. Mengapa model bakteriofage yang digunakan sebagai model penelitian para ilmuan tersebut?

       Virus fage mudah ditumbuhkan pada bakteri (inang). Virus yang hidup pada bakteri tersebut mudah dipelihara dengan kondisi yang dapat dikendalikan seperti waktu, kerja, dan ruangan yang relatif sedikit dibandingkan dengan pemeliharaan inang berupa tumbuhan dan hewan. Oleh karena itulah, bakteriofage menjadi perhatian yang besar untuk penelitian virus.

Bakteriofage adalah kesatuan biologis paling sederhana yang diketahui mampu mereplikasi dirinya (mampu menggandakan dirinya sendiri menjadi lebih banyak). Dengan demikian, jasad renik ini dijadikan penelitian dalam genetika, yaitu dijadikan sistem model untuk mempelajari patogenesitas yang disebabkan virus. Bagaimana struktur dari bakteriofage? Yuk simak bersama:

1. Ciri-Ciri Umum Bakteriofage

        Di manakah virus bisa hidup? Kenyataannya virus ada di mana-mana, terbukti sering terjadi mewabahnya suatu penyakit yang tidak mengenal daerah tertentu. Dengan demikian, virus ini sama seperti virus pada umumnya yang dapat hidup luas di alam. Bentuknya juga hampir sama seperti virus, yaitu terdiri atas sebuah inti asam nukleat yang dikelilingi oleh selubung protein. Virus ini mempunyai ekor yang digunakan untuk melewatkan asam nukleatnya ketika menginokulasi sel inang.

2. Morfologi dan Struktur Bakteriofage

       Bagaimana dengan bentuk morfologi dan struktur dari bakteriofage?

Coba amati dan perhatikan gambar berikut: 

Jika kita amati, tubuh bakteriofage tersusun atas kepala, ekor, dan serabut ekor. Kepala berbentuk polyhedral (segi banyak) yang di dalamnya mengandung DNA atau RNA saja. Dari kepala muncul tubus atau selubung memanjang yang dinamakan sebagai ekor virus. Ekor ini bertugas sebagai alat penginfeksi. Bagian antara kepala dan ekor memiliki selubung yang disebut kapsid. Kapsid tersusun atas molekul-molekul protein, oleh sebab itu disebut sebagai selubung protein atau pembungkus protein, fungsinya sebagai pelindung asam nukleat (DNA dan RNA), dapat membantu menginfeksi virus ke sel inangnya dan menentukan macam sel yang akan dilekati.

       Coba perhatikan, pada bagian ujungnya ditumbuhi serabut-serabut ekor yang dapat berfungsi sebagai penerima rangsang atau reseptor. Sejumlah subunit molekul protein yang menyusun kapsid dan identik satu dengan yang lain disebut kapsomer.

Telah kita ketahui bahwa ekor bakteriofage bertugas untuk menginfeksi. Tahukah Anda bahwa bakteriofage sebenarnya mempunyai dua tipe cara menginfeksi, yaitu litik atau virulen dan tenang atau lisogenik. Cara-cara menginfeksi bakteriofage tersebut juga sekaligus digunakan sebagai cara

bereproduksi (memperbanyak diri).

3. Reproduksi Bakteriofage

Perhatikan cara bakteriofage bereproduksi pada gambar berikut:

 Litik atau virulen, bila fage litik menginfeksi sel dan sel tersebut memberikan tanggapan dengan cara menghasilkan virus-virus baru dalam jumlah yang besar, yaitu pada masa akhir inkubasi. Sel ini akan pecah atau mengalami lisis yang akan melepaskan fage-fage baru untuk menginfeksi sel-sel inangnya.

Daur Litik

a. Fase adsorbsi (penempelan), pada fase ini, awalnya ditandai dengan adanya ujung ekor menempel/melekat pada dinding sel bekteri. Penempelan tersebut dapat terjadi apabila serabut dan ekor virus melekat pada dinding sel bakteri.

Virus menempel hanya pada tempattempat khusus, yakni pada permukaan dinding sel bakteri yang memiliki protein khusus yang dapat ditempeli protein virus. Menempelnya protein virus pada protein dinding sel bakteri itu sangat khas, mirip kunci dan gembok. Virus dapat menempel pada sel-sel tertentu yang diinginkan karena memiliki reseptor pada ujung-ujung serabut ekor. Setelah menempel, virus mengeluarkan enzim lisozim (enzim penghancur) sehingga terbentuk lubang pada dinding bakteri atau inang.

b. Fase injeksi (penetrasi), selubung (seludang) sel berkontraksi yang mendorong inti ekor ke dalam sel melalui dinding dan membran sel, kemudian virus tersebut menginjeksikan DNA ke dalam sel bakteri. Namun demikian, seludang protein yang membentuk kepala dan ekor fage tetap tertinggal di luar sel. Setelah menginjeksi kemudian akan terlepas dan tidak berfungsi lagi.

Seperti pada gambar berikut ini:

 Fase injeksi

a. Penetrasi sel inang oleh bakteriofage

b. Seludang ekor memendek intinya menembus ke dalam sel, dalam DNA virus disuntikkan ke dalam sel

c. Fase sintesis, DNA virus yang telah diinjeksikan yang mengandung enzim lisozim ke dalam akan menghancurkan DNA bakteri, sehingga DNA virus yang berperan mengambil alih kehidupan.

Kemudian DNA virus mereplikasi diri berulang-ulang dengan cara menggandakan diri dalam jumlah yang banyak, selanjutnya melakukan sintesis protein dari ribosom bakteri yang akan diubah manjadi bagian-bagian kapsid seperti kepala, ekor, dan serabut ekor.

d. Fase perakitan, bagian-bagian kapsid kepala, ekor, dan rambut ekor yang mula-mula terpisah selanjutnya dirakit menjadi kapsid virus kemudian DNA virus masuk ke dalamnya, maka terbentuklah tubuh virus yang utuh.

e. Fase litik, ketika perakitan telah selesai yang ditandai dengan terbentuknya tubuh virus baru yang utuh. Virus ini telah mengambil alih perlengkapan metabolik sel inang bakteri yang menyebabkan memuat asam nukleat virus dari pada asam nukleat bakteri.

Setelah sekitar 20 menit dari infeksi awal sudah terbentuk 200 bakteriofage yang telah terakit dan sel bakteri itu pun meledak pecah (lisis) dan melepaskan fage-fage baru/virus akan keluar untuk mencari/menginfeksi bateri-bakteri lain sebagai inangnya, begitu seterusnya dan memulai lagi daur hidup tersebut.

Tenang atau lisogenik, tipe ini tidak mengalami lisis (selnya pecah), jadi asam nukleatnya dibawa dan direplikasikan di dalam sel-sel bakteri dari satu generasi ke generasi yang lain, namun bisa secara mendadak menjadi virulen pada suatu generasi berikutnya dan menyebabkan lisis pada sel inangnya.

Daur Lisogenik

       Pada daur ini juga mengalami fase yang sama dengan daur litik, yaitu melalui fase adsorbsi dan

fase injeksi. Selanjutnya, akan mengalami fase-fase berikut.

a. Fase penggabungan, karena DNA bakteri terinfeksi DNA virus, hal tersebut akan mengakibatkan

benang ganda berpilin DNA bakteri menjadi putus, selanjutnya DNA virus menyisip di antara putusan dan menggabung dengan benang bakteri.

Dengan demikian, bakteri yang terinfeksi akan memiliki DNA virus.

b. Fase pembelahan, karena terjadi penggabungan, maka DNA virus menjadi satu dengan DNA bakteri dan DNA virus menjadi tidak aktif disebut profage. Dengan demikian, jika DNA bakteri melakukan replikasi, maka DNA virus yang tidak aktif (profage) juga ikut melakukan replikasi. Misalnya, apabila DNA bakteri membelah diri terbentuk dua sel bakteri, maka DNA virus juga identik

membelah diri menjadi dua seperti DNA bakteri, begitu seterusnya.

Dengan demikian jumlah profage DNA virus akan mengikuti jumlah sel bakteri inangnya.

c. Fase sintesis, dalam keadaan tertentu jika DNA virus yang tidak aktif (profage) terkena zat kimia

tertentu atau terkena radiasi tinggi, maka DNA virus akan menjadi aktif kemudian menghancurkan

DNA bakteri dan memisahkan diri. Selanjutnya, DNA virus tersebut mensintesis protein sel bakteri

(inangnya) untuk digunakan sebagai kapsid bagi virus-virus baru dan sekaligus melakukan replikasi diri menjadi banyak.

d. Fase perakitan: kapsid-kapsid dirakit menjadi kapsid virus yang utuh, yang berfungsi sebagai selubung virus. Kapsid baru virus terbentuk. Selanjutnya, DNA hasil replikasi masuk ke dalamnya guna membentuk virus-virus baru.

e. Fase litik, fase ini sama dengan daur litik.

Setelah terbentuk bakteri virus baru terjadilah lisis sel. Virus-virus yang, terbentuk berhamburan

keluar sel bakteri guna menyerang bakteri baru. Dalam daur selanjutnya virus dapat mengalami daur litik atau lisogenik, demikian seterusnya.

Bagaimana hubungan antara fase litik dan lisogenik? Perhatikan gambar berikut ini:

Gambar diatas memperlihatkan bahwa virus dalam keadaan lingkungan tertentu pada saat mengalami fase lisogenik dapat berpindah ke fase litik. Hal itu terjadi apabila virus fage menginfeksi bakteri, tetapi sel bakteri tersebut mempunyai daya tahan/daya imun yang kuat, maka virus tersebut tidak dapat bersifat virulen (virus menyebabkan lisis/pecah). Pada saat lingkungannya berubah dan menyebabkan daya tahan sel bakteri berkurang, maka keadaan lisogenik akan dapat berubah menjadi litik/lisis, sehingga profage akan berubah menjadi virulen. Dengan demikian, bakteri akan pecah (lisis) karena terbentuknya virus-virus baru.