PENGAMATAN VIRUS PADA BAKTERI DENGAN METODE PLAQUE

PENGAMATAN VIRUS PADA BAKTERI DENGAN METODE PLAQUE – Virus adalah satu set dari satu atau lebih molekul genom berupa asam nukleat (RNA atau DNA), yang biasanya dibungkus oleh selubung pengaman berupa protein selubung atau lipoprotein dan hanya dapat memperbanyak diri dalam sel inang hidup yang sesuai dengan memanfaatkan metabolisme, materi, dan energi dari sel inang. Virus merupakan unit elemen yang masih menunjukkan tanda kehidupan, sehingga virus dapat juga didefinisikan sebagai organisme aseluler yang mempunyai genom yang hanya dapat bereplikasi dalam sel inang dengan menggunakan perangkat metabolisme sel inang untuk membentuk seluruh komponen virus (Pelczar and Chan, 2008).

Virus mulai diketahui keberadaannya oleh Adolf Meyer, seorang ilmuwan Jerman pada tahun 1883. Ketika itu, ia menyelidiki penyakit mozaik pada daun t3mbakau. Hasil penyelidikannya menunjukkan bahwa jika daun yang terserang itu diambil zatnya kemudian disuntikkan pada daun yang sehat, maka daun tersebut akan menderita penyakit yang sama. Selain itu, diketahui pula bahwa zat yang menyebabkan penyakit itu tetap menembus kertas saring rangkap dua dan tidak dapat ditumbuhkan dalam media agar-agar. Virus sering diperdebatkan statusnya sebagai makhluk hidup karena tidak dapat menjalankan fungsi biologisnya secara bebas. Karakteristik khas virus ini selalu terasosiasi dengan penyakit tertentu, baik pada manusia (misalnya virus influenza dan HIV), hewan (misalnya virus flu burung), atau tanaman (misalnya virus mozaik t3mbakau atau TMV) (Pelczar and Chan, 2008).

Pemahaman tentang virus dan perkembangbiakan virus perlu metode untuk menghitung kuantitas atau jumlah partikel virus merupakan hal yang penting dalam sebuah penelitian. Partikel virus terlalu kecil untuk dapat dilihat di bawah mikroskop cahaya. Meskipun dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron, penggunaan #mikroskop ini untuk penelitian rutin akan memakan biaya yang sangat tinggi.

Oleh karena itu secara umum partikel virus dihitung dengan menghitung efek dari virus terhadap inang yang diinfeksinya. Istilah unit infeksi virus merupakan unit terkecil yang menimbulkan efek yang dapat dideteksi pada saat virus tersebut ditempatkan pada inang yang sesuai. Dengan menentukan jumlah unit infeksi per volume cairan, maka kita dapat menghitung jumlah partikel virus (Brock and Madigan, 1991).

Setiap siklus replikasi menghasilkan asam nukleat dan mantel protein virus dalam jumlah yang banvak. Mantel protein virus bergabung bersama-sama membentuk kapsid yang berfungsi membungkus dan menjaga stabilitas asam nukleat virus terhadap lingkungan ekstraseluler. Selain itu juga berfungsi untuk mempermudah penempelan serta penetrasi virus terhadap sel baru yang dapat dimasukinya. Infeksi virus terhadap sel inang yang dimasukinya dapat berefek ringan atau bahkan tidak berefek sama sekali, namun mungkin juga bisa membuat sel inang rusak atau bahkan mati (Brock and Madigan, 1991).

Limbah ternak merupakan sisa buangan dari suatu kegiatan usaha peternakan. Pada umumnya limbah peternakan hanya digunakan untuk pembuatan pupuk organik. Banyak industri peternakan yang mengabaikan cara penanganan limbah yang baik, sehingga menimbulkan pencemaran yang memberikan dampak negatif terhadap kesehatan. Banyak bakteri yang hidup dalam limbah tersebut yang kemungkinan mengandung virus spesifik. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengamatan virus pada bakteri (Sihombing, 2000).

Salah satu metode yang digunakan untuk mengetahui unit infeksi virus di antaranya adalah plaque assay. Saat partikel virus memulai infeksinya pada lapisan sel inang yang tumbuh menyebar di permukaan medium, zona lisis atau zona hambat akan muncul sehingga akan terlihat wilayah yang terang pada lapisan sel inang. Wilayah terang ini dinamakan sebagai plaque yang diasumsikan bahwa setiap plaque berasal dari satu partikel virus. Plaque merupakan jendela pada lapisan sel inang yang hidup menyebar pada permukaan media agar. Plaque dapat dilihat apabila partikel virus (bakteriofag) dicampur dengan lapisan tipis inang bakteri yang ditumbuhkan pada media agar (Sihombing, 2000).

Baca Juga : Penjelasan Lengkap Genetika Bakteri

B. Tujuan

Tujuan praktikum pengamatan virus pada bakteri dengan metode plaque adalah untuk mengetahui ada tidaknya virus dalam sampel yang melisiskan sel bakteri. Terlihat dari zona jernih atau adanya plaque yang terbentuk di dalam media NA yang telah diinokulasi sampel dari bakteri E.coli.

II. MATERI DAN METODE

A. Materi

Alat-alat yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah cutton bud steril, korek api, wrapping, pipet ukur 1 ml dan filler, botol steril, batang drugalsky, inkubator, cawan petri, pembakar spirtus dan tissue.

Bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah media NA (Nutrient agar), alkohol, sampel limbah peternakan (limbah cair dari peternakan sapi, limbah cair dari peternakan ayam, limbah cair dari peternakan kambing, limbah cair kotoran kelinci, limbah cair kotoran bebek, dan limbah cair kloset) dan isolat E. coli cair.

B. Metode

Metode yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah sebagai berikut :

1. Sampel dari limbah cair ternak yang diduga mengandung virus dimasukkan ke dalam botol sampel steril.

2. Media pertumbuhan bakteri (media NA) disiapkan.

3. Sampel air diambil sebanyak 0,1 ml menggunakan pipet ukur steril dan diinokulasikan secara aseptis ke dalam media NA (I) yang telah disiapkan.

4. Sampel air diratakan di permukaan media dengan menggunakan drugalsky.

5. Cutton bud steril diambil dan dicelupkan dalam isolat yang berisi E. coli dan dilawnkan ke media NA (II).

6. Sampel air diambil sebanyak 0,1 ml dengan menggunakan pipet ukur steril dan diinokulasikan secara aseptis ke dalam media NA (II) yang telah disiapkan.

7. Sampel air diratakan di permukaan media dengan menggunakan drugalsky.

8. Kemudian diinkubasi selama 2 x 24 jam.

9. Pembentukan plaque yang terjadi diamati apabila terbentuk plaque pada koloni pertumbuhan bakteri maka diduga terdapat virus yang melisiskan sel bakteri.

Pembahasan

Plaque merupakan “jendela” pada lapisan sel inang yang hidup menyebar pada permukaan media agar. Plaque dapat dilihat apabila partikel virus (bakteriofage) dicampur dengan lapisan tipis inang bakteri yang ditumbuhakan dalam media agar. Sel-sel yang terinfeksi menghasilkan zona jernih yang mengindikasikan bakteri yang lisis oleh agen virus. Setiap plaque merupakan hasil infeksi dari satu sel per satu virus diikuti oleh replikasi dan penyebaran virus tersebut. Kelebihan metode plaque ini yaitu lebih mudah dan sederhana yaitu dengan melihat zona jernih dari biakan bakteri yang ditumbuhkan. Zona jernih tersebut diakibatkan lisisnya bakteri akibat virus. Kekurangannya yaitu penghitungan jumlah virus yang menginfeksi tidak spesifik dikarenakan satu zona jernih dianggap sebagai satu virus (Suryati, 2007).

Virus yang menginfeksi bakteri (bakteriofag) adalah yang paling berlimpah, beragam, dan menyebar luas entitas biologis dalam lautan dunia. Bakteriofag adalah agen kematian substansial bakteri, sehingga mempengaruhi proses biogeokimia global dan fluks energi. Pengaruh bakteriofag atau fag pada proses ekologi dan biogeokimia dipengaruhi oleh siklus hidup mereka. Pada siklus litik, replikasi virus dimulai segera setelah infeksi, yang mengarah untuk produksi fag dan lisisnya sel inang. Di lingkungan laut, diperkirakan bahwa 20-50% dari biomassa bakteri yang hilang setiap hari karena infeksi virus litik (Suttle, 2005 dalam Payet and Suttle, 2013). Virus lisis ini produktivitas bahan bakar primer dan sekunder melalui pelepasan bahan organik dan nutrisi, yang mengalirkan substrat untuk mikroba yang tidak terinfeksi. Daur lisogeni diawali dengan materi genetik fag temperat diintegrasikan ke dalam genom inang sebagai profag dan kemudian ditransmisikan secara vertikal selama pembelahan sel. Konversi lisogenik dapat mengubah fenotip inang dan memberikan resistensi terhadap infeksi virus lainnya. Profag selanjutnya dapat diinduksi ke dalam jalur litik baik secara spontan maupun oleh faktor fisik atau kimia (Payet and Suttle, 2013).

Bakteriofag adalah virus yang sel inangnya berupa sel bakteri, contohnya virus bakteri E. coli. Sebagian besar bakteriofag mempunyai asam nukleat double-stranded DNA (dsDNA), akan tetapi ada juga yang asam nukleatnya berupa single-stranded DNA (ssDNA) dan virus RNA. Bakteriofag memiliki kapsid yang berbentuk polyhedral dan diselubungi oleh protein. Bakteriofag juga memiliki ekor seperti benang, tersusun atas protein, yang dapat mengenali reseptor pada sel inang pada saat tahap pelakatan (Haq et al., 2012).

Virus selama hidup dalam sel inangnya mengalami dua macam daur hidup, yaitu daur litik dan daur lisogenik. Daur litik diawali dengan proses melekatnya virion pada permukaan sel inang yang diperantarai oleh interaksi spesifik antara virus dengan reseptor (protein, polisakarida, lipoprotein, glikoprotein), kemudian masuknya genom virus ke dalam sel inang. Virus memasukkan materi genetik (DNA) ke dalam sel. Pelepasan selubung berlangsung melalui serabut ekor faga yang berkontraksi sehingga terjadi cengkeraman pada bagian spike pada membran sel bakteri selaput ekor berkontraksi dan DNA virus masuk melalui pori-pori pada ujung ekor. Ekor melepaskan lisozim dan capsid ditinggal diluar, setelah masuk protein virus dibentuk dengan menggunakan energi dari sel inang dan mengalami pendewasaan. DNA faga dirakit menjadi virion. Virion dibebaskan dari sel, faga memerintahkan untuk memproduksi lisozim yang mencerna dinding sel bakteri, plasma membran pecah dan sel lisis. Lisogenik diawali dengan Ekor virus melekat pada reseptor spesifik pada permukaan sel dan menginjeksikan DNA ke dalam sel inang, faga DNA berintegrasi dengan kromosom bakteri dan membentuk profaga. profaga tetap bersifat laten. profaga DNA dilepaskan berhubungan dengan stimulus seperti uv, radiasi, dan senyawa kimia lain akan masuk ke siklus litik (Pelczar and Chan, 2008).

Menurut Irianto (2007), virus tidak memiliki sistem enzim dan tidak dapat melakukan metabolisme, sehingga virus tidak dapat melakukan reproduksi sendiri. Bakteriofag mengalami dua siklus hidup, yaitu siklus litik dan siklus lisogenik (Putra dan Anis, 2013). Siklus litik memiliki tahapan-tahapan yang berlangsung cepat. Partikel virus keluar dari sel yang diinfeksi dengan memecahkan sel tersebut sehingga sel inang mati. Siklus lisogenik, DNA atau RNA virus akan disisipkan pada kromosom sel inang. Kromosom yang tersisipi DNA atau RNA virus akan mengadakan replikasi. Hal ini terjadi secara terus menerus selama pembelahan sel sehingga materi genetik virus akan diwariskan pada sel-sel anakan dan sel inang (Aryulina, 2007).

Praktikum kali ini menggunakan sampel berupa limbah peternakan yaitu limbah cair kotoran sapi, ayam, kambing, bebek, kelinci, dan limbah cair kloset. Alasannya karena kemungkinan besar di dalam limbah terdapat banyak bakteri yang dimungkinkan sebagai inang dari virus, dimana apabila terdapat bakteri, maka dipastikan terdapat virus. Penggunaan E. coli pada praktikum kali ini dikarenakan bakteri ini sudah umum digunakan dalam penelitian dan paling dekat dengan makhluk hidup sehingga mudah didapat. E. coli juga hidup pada saluran pencernaan. Virus yang menyerang bakteri E. coli yaitu T4 virus. Selain E. coli, virus juga dapat menginfeksi bakteri Salmonella dan bakteri Coliform lainnya (Mayer, 2000).

Setiap limbah peternakan diasumsikan mengandung virus yang berbeda-beda. Kemungkinan virus yang terdapat pada limbah peternakan ayam adalah virus penyebab penyakit tetelo, virus Avian Influenza (AI), virus penyebab penyakit kanker pada ayam, dan virus penyebab penyakit flu burung. Virus penyebab penyakit tetelo disebut dengan New Castle Disease Virus (NCDV). Virus penyebab penyakit kanker pada ayam adalah Rous Sarcoma Virus (RSV) dan virus penyebab flu burung adalah H5N1 (Wibowo et al., 2006). Virus yang kemungkinan terdapat pada sampel limbah peternakan sapi adalah virus jenis Cow Pea Mosaic Virus (CPMV) (Ermolina et al., 2006). Virus yang kemungkinan terdapat limbah peternakan kambing adalah Caprine Arthritis-encephalitis Virus (CAEV) (Johnson et al., 1983).

Virus-virus yang ada pada limbah kotoran ayam yaitu virus golongan Paramyxovirus yang menyebabkan penyakit tetelo pada ayam, cacar unggas (Fowl pox) yang disebabkan oleh virus Brreliota avium, leukosis disebabkan oleh virus leukosis, lumpuh mareek yang menyerang anak ayam disebabkan virus herpes, gumbaro disebabkan oleh virus gumbaro dan salesma ayam yang disebabkan oleh virus avium. Virus pada limbah pembuangan kambing dimungkinkan terdapat Caprine arthritis encephalitis virus (CAEV). Limbah pembuangan sapi dimungkinkan terdapat virus yang menyebabkan sakit pada sapi seperti vesculovirus penyebab vesicular somatis dan juga terdapat Cow Pea Mosaic Virus (CPMV) (Wibowo et al., 2006). Semua virus yang yang menginfeksi organisme secara umum akan menurunkan sistem imun karena perusakan sel oleh virus tersebut. Limbah peternakan sapi dimungkinkan terdapat virus influenza yang menyebabkan pilek pada kelinci (Ziegler et al., 2008).

Virus akan menginfeksi suatu organisme atau sel inang, ketika organisme atau sel inang tersebut memiliki reseptor yang sesuai (Brzozowska et al., 2011). Reseptor merupakan tempat pelekatan virus pada sel inang, merupakan protein khusus pada membran plasma sel inang yang mengenali virus. Virus juga dapat menyerang bakteri lain selain E. coli apabila bakteri tersebut memiliki reseptor yang sesuai. E. coli merupakan bakteri yang hidup pada saluran pencernaan. Bakteri E. coli digunakan sebagai isolat dalam praktikum ini, karena bakteri E. coli lebih mudah di isolasi atau dengan kata lain bakteri E. coli lebih mudah didapatkan. Plaque yang terbentuk karena lisisnya E. coli terlihat lebih jelas sehingga lebih mudah untuk di amati (Deri, 2008).

Berdasarkan praktikum dan hasil pengamatan yang dilakukan melalui pembentukan plaque, diketahui bahwa pada limbah peternakan pada kelompok 1, 2, 3, 4, 5, dan 6 pada rombongan II, baik sampel, kontrol maupun perlakuan dengan E. coli tidak ada virus yang melisiskan sel bakteri. Hal yang menunjukkan ada tidaknya virus yaitu pada pembentukan plaquenya. Tidak terbentuknya plaque bisa dikarenakan memang tidak ada virus dalam limbah peternakan tersebut, virus dalam fase lisogenik, reseptor virus pada sampel tidak cocok dengan limbah yang diinokulasikan. Menurut pernyataan Ferdiaz (1993), limbah ternak mengandung berbagai macam mikroba, diantaranya adalah protozoa, fungi, bakteri, dan virus. Mikroba ini berpotensi menyebabkan penyakit pada manusia. Beberapa penyakit yang disebabkan oleh bakteri bisa dikarenakan bakteri yang terinfeksi oleh virus. Limbah ternak masih mengandung nutrisi dan zat lain yang mendukung kehidupan mikroorganisme, sehingga virus dan bakteri serta mikroorganisme lainnya akan selalu ada pada semua buangan limbah ternak cair.

Pengukuran konsentrasi virus dalam sampel merupakan salah satu prosedur penting dalam virologi. Metode Plaque adalah salah satu metode yang digunakan untuk menguji adanya virus yang melisiskan sel inang. Metode Plaque pertama kali dikembangkan oleh Renato Dulbecco pada tahun 1952 untuk menghitung banyaknya bakteriofage. Metode Plaque merupakan metode umum dalam melihat kuantitas infeksi virus dan substansi virus. Selain itu, metode-metode lain yang dapat digunakan untuk mendeteksi adanya virus adalah melalui PCR, dan pelacak DNA (Jawetz and Joseph, 1986). Metode plaque sering digunakan karena lebih mudah dan sederhana, yaitu dengan melihat zona jernih dari biakan bakteri yang ditumbuhkan. Zona jernih tersebut diakibatkan lisisnya bakteri akibat virus. Kekurangan metode plaque adalah tidak terlalu akurat, karena susah membedakan antara plaque yang terbentuk dengan media yang digunakan (Matrosovich et al., 2006). Media biakan yang digunakan dalam praktikum adalah media NA (Nutrient Agar) cawan, sedangkan media biakan yang digunakan oleh Matrosovich et al. (2006) adalah media Aviciel yang merupakan suspensi koloid dari mikropartikel selulosa yang dicampur dengan sodium karboksimetil selulosa dan air. Media ini terbukti lebih cepat, murah dan lebih sensitif dari media agar.

KESIMPULAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil dan pembahasan sebelumnya, diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Plaque adalah zona jernih pada media. Metode plaque merupakan metode yang digunakan untuk menghitung unit infeksi virus pada suatu media.

2. Semua sampel limbah peternakan yang meliputi limbah cair kotoran sapi, limbah cair kotoran kambing, limbah cair kotoran ayam, limbah cair kotoran bebek, limbah cair kotoran kelinci, dan limbah cair kloset pada semua kelompok di rombongan II tidak terdapat virus, dan tidak terbentuk plaque.

B. Saran

Sebaiknya pengamatan virus pada bakteri dengan metode plaque harus dilakukan dengan teliti, agar tidak keliru dalam menentukan ada tidaknya plaque. Selain itu, Keaseptisan merupakan hal penting yang harus diperhatikan dalam praktikum ini.

DAFTAR REFERENSI

 Aryulina, D. 2007. Biologi 1. Esis, Jakarta.

Brzozowska, Ewa., J. Bazan, and A. Gamian. 2011. The Functions of Bacteriophage Proteins. Postepy Hig Med Dosw (online), vol. 65 : 167-176.

Brock, T.D. and Madigan, M.T. 1991. Biology of Microorganisms. Prentice-Hall International, New Jersey.

Deri, A. 2008. Jenis atau Macam Daur Infeksi Virus (Litik dan Lisogenik). Kanisius, Yogyakarta.

Ferdiaz, S. 1993. Analisis Mikrobiologi Pangan. PT. Raja Grafindo Persada, Jakarta.

Haq, A., Irshad, U.l., W.N. Chaudhry, M.N. Akhtar., S. Andleeb, and I. Qadri. 2012. Bacteriophages and Their Implications on Future Biotechnology: A Review. Virology Journal. Vol. 9 (9) : 1-12.

Jawetz, E. and Joseph, L.M. 1986. Mikrobiologi untuk Profesi Kesehatan Edisi 16. ECG, Jakarta.

Johnson, G. C., A. F. Barbet, P. K. Anderson and T. C. McGuire. 1983. Preferential Immune Response to Virion Surface Glycoproteins by Caprine Arthritis-Enchepalitis Virus-Infected Goats. Infection and Immunity. Vol. 41 (2) : 657-665.

Matrosovich, M., T. Matrosovich, W. Garten and H. D. Klenk. 2006. New Lowviscosity overlay Medium for Viral Plaque Assays. Virology JournaL. Vol. 3 (63) : 1-7.

Payet, Jerom P. and C. A. Suttle. 2013. To kill or not to kill: The balance between lytic and lysogenic viral infection is driven by trophic status. J. Limnol. Oceanografi. Vol. 58 (2) : 465-474.

Pelczar, M. J. and E. C. S. Chan. 2008. Dasar-dasar Mikrobiologi. UI Press, Jakarta.

Sihombing, D. T. H. 2000. Teknik Pengelolaan Limbah Kegiatan/Usaha Peternakan. Pusat Penelitian Lingkungan Hidup Lembaga Penelitian IPB, Bogor.

Suryati. 2007. Prosedur Diagnostik Dengan Metode Klasik Dan Metode Molekuler. IPB, Bogor.

Wibowo, M.H., W. Asmara dan C.R. Tabbu. 2006. Isolasi Dan Identifikasi Serologis Virus Avian Influenza Dari Sampel Unggas. J. sain. Vol. 24 (1) : 77-83.

Ziegler, Sarah A. Liang Lu, Amelia P.A., Travasso da Rosa, Shu-Yuan Xiao and Robert B. Tesh. 2008. An Animal Model For Studying The Pathogenesis of Chikungunya Virus Infection. Am. J. Trop. Med. Hyg. Vol. 79 (1) : 133-139.

Berkomentarlah dengan bijak,,No Spam !