“VIRUS DAN PERKEMBANGAN RNA PADA VIRUS”

I.   Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Virus dapat menginfeksi setiap bentuk kehidupan sehingga sering menyebabkan penyakit yang diantaranya berakibat cukup serius. Virus berbeda dengan agen penyebab infeksi lainnya dalam hal struktur dan biologis, khususnya reproduksi. Walaupun virus membawa informasi genetik dalam bentuk DNA atau RNA, tetapi ada kekurangan dalam sistem sintesis yang diperlukan untuk memproses informasi ini kedalam materi virus baru. Replikasi baru terjadi setelah virus menginfeksi sel inang yang kemudian mengendalikan sel inang untuk melakukan transkripsi dan/atau translasi informasi genetik demi kelangsungan hidup virus.

Ukuran virus bervariasi dari mulai yang paling kecil yaitu poliovirus: 30 nm sampai yang cukup besar yaitu vaccinia virus : 400nm, hampir seukuran dengan bakteri. Virus terdiri dari materi genetik yang berada didalam kapsul atau capsid. Virus dapat menginfeksi sel inang melalui replikasi materi genetic yang dibawa. 

Materi genetik pada virus sangat mudah mengalami mutasi misalnya karena rawan kesalahan dalam replikasi. Perubahan susunan molekul RNA pada virus menyebabkan munculnya virus-viru dengan materi genetik yang berbeda dengan virus sebelumnya. Penelitian mengenai perkembangan RNA virus sangat penting terutama  dalam pembuatan vaksin yang sesuai dengan virus menyerang ataupun virus yang menyebabkan penyakit, dengan demikian efek dari keberadaan virus hasil mutasi menjadi lebih minimal.Dalam makalah ini akan dibahas mengenai virus dan silkus hidup virus, materi genetik pada virus serta perkembangan RNA pada virus.

1.2 Permasalahan
Adapun permasalahan yang diangkat dalam penyusunan makalah ini adalah sebagai berikut :

1.                  Apakah yang dimaksud virus dan bagaimanakah siklus hidup virus ?

2.                  Molekul genetik apa saja yang terdapat pada virus ?

3.                  Bagaimanakah perkembangan RNA pada virus dari waktu ke waktu. 

                                                          

1.3.Tujuan

Tujuan penyusunan makalah adalah menjawab apa yang menjadi permasalahan. Tujuan penyusunan makalah adalah sebagai berikut 

1.                  Mengetahui apa yang dimaksud virus dan siklus hidupnya.

2.                  Mengetahui Molekul genetik apa saja yang terdapat pada viru

3.                  Mengetahui perkembangan RNA pada virus dari waktu ke waktu.

1.4     Manfaat

 Manfaat penyusunan makalah ini adalah untuk memberikan informasi mengenai virus dan perkembangan RNA pada virus, selain itu juga untuk memenuhi tugas mata kuliah Biologi Molekuler.

II. Pembahasan

2.1 Virus dan Siklus Hidup Virus

         Virus penting bagi ahli biologi karena beberapa alasan diantaranya adalah virus merupakan bentuk sederhana dari kehidupan. virus berada di batas antara hidup dan mati, non-biologis dunia. Virus juga mengungkapkan banyak hal tentang entitas biologis yang lebih kompleks termasuk sel-sel, karena replikasi virus diatur oleh prinsip-prinsip yang sama dengan pengaturan kehidupan dari sel. Selain itu virus adalah penyebab beberapa penyakit pada manusia, termasuk influenza dan AIDS

            Karena genom virus dapat diisolasi dari genom dari sel yang terinfeksi, virus adalah sumber DNA murni. Hal ini menjelaskan mengapa virus dipelajari secara intensif sebelum munculnya kloning gen. Sebagai contoh, virus SV40, DNA virus beruntai ganda, membawa sekitar lima gen dalam genom dan molekul DNA virus dengan  mudah dipisahkan dari DNA dari sel-sel monyet terinfeksi oleh virus ini (genom sel inang membawa sekitar tiga puluh ribu gen). Asal-usul virus bahkan lebih jelas dari asal-usul bentuk kehidupan selular. Genom virus berkembang lebih cepat daripada genom organisme seluler.Virus yang parasit pada sel bakteri (bakteriofag) dan virus yang parasit pada sel-sel hewan (virus hewan) beroperasi pada prinsip yang sama, meskipun rincian dari gen mereka dan organisasi genom mereka tidak memberikan tanda-tanda keterkaitan.   

             Karena genom virus dapat diisolasi dari genom dari sel yang terinfeksi, virus adalah sumber DNA murni. Hal ini menjelaskan mengapa virus dipelajari secara intensif sebelum munculnya kloning gen. Sebagai contoh, virus SV40, DNA virus beruntai ganda, membawa sekitar lima gen dalam genom dan molekul DNA virus dengan  mudah dipisahkan dari DNA dari sel-sel monyet terinfeksi oleh virus ini (genom sel inang membawa sekitar tiga puluh ribu gen). Asal-usul virus bahkan lebih jelas dari asal-usul bentuk kehidupan selular. Genom virus berkembang lebih cepat daripada genom organisme seluler.Virus yang parasit pada sel bakteri (bakteriofag) dan virus yang parasit pada sel-sel hewan (virus hewan) beroperasi pada prinsip yang sama, meskipun rincian dari gen mereka dan organisasi genom mereka tidak memberikan tanda-tanda keterkaitan.                                                     

Siklus hidup Virus

        Secara umum, rincian siklus replikasi virus ditentukan oleh jenis materi genetik yang masuk ke dalam sel inang. Kebanyakan DNA virus memasuki inti yang akan ikut bereplikasi ketika terjadi replikasi DNA sel inang. Terdapat pengecualian, terutama DNA Virus cacar yang mengkodekan dan mereplikasi DNA dengan sendirinya, dan dengan demikian tetap berada dalam sitoplasma. Kebanyakan RNA virus bereplikasi dalam sitoplasma karena enzim yang digunakan untuk mereplikasi RNA virus bekerja pada sitoplasma. Secara konseptual, untuk memahami virus dengan genom DNA beruntai ganda (dsDNA) perlu diketahui siklus hidup virus. Setelah nukleokapsid dari jenis virus ini memasuki sel, maka dilanjutkan ke inti di mana ia meniru genom sel inang. Biasanya, genom virus direplikasi menggunakan DNA polimerase sel inang, dan genom virus ditranskripsi oleh RNA polimerase sel inang. Transkrip yang dihasilkan membawa informasi pengkodean protein virus ini kemudian diangkut ke sitoplasma dan dianggap sebagai template oleh ribosom sel inang. Beberapa protein virus yang baru disintesis digunakan sebagai protein kapsid disekitar tempat replikasi molekul DNA virus. virion baru Ini dilepaskan dari sel, di mana mereka menargetkan sel inang lainnya dan memicu putaran baru infeksi.                              

                              

dsDNA Virus mengeksploitasi sel inang untuk melengkapi siklus hidup mereka dengan membawa genom kecil yang mengkode sebagian besar protein struktural virus, seperti untuk kapsid. Beberapa dsDNA virus, seperti famili virus herpes atau virus Epstein-Barr (penyebab mononukleosis), memiliki genom yang besar, yang berisi lebih dari enam puluh gen. Virus ini mengkode sendiri sistesis DNA polimerase dengan demikian memastikan mereplikasi kemampuan mereka dalam sel yang sedang dalam keadaan tidak aktif membelah. virus Lain menghindari masalah ini dengan memproduksi protein yang menginduksi sel inang yang berada dalam fase istirahat untuk memasukkan siklus aktif sel. Hal Ini berarti produksi banyak virion biasanya menyebabkan kematian sel inang. Namun perlu dicatat, apa yang mungkin terjadi jika sel yang terinfeksi tidak dibunuh oleh virus. Kehadiran virus dan protein menyebabkan pertumbuhan virus dapat mendorong sel inang menjadi tumbuh dan membelah secara terus-menerus sel. Ini mengubah pertumbuhan sel inang dari pola normal menjadi pola khas seperti pada sel-sel kanker. Gen yang mengkode protein pada virus dapat berfungsi sebagai onkogen yang bertindak untuk mengubah sel yang terinfeksi menjadi sel kanker. 

2.2 Molekul Genatik pada Virus

 Virus (+) Single-stranded

virus RNA (+) Single-stranded (ssRNA) adalah anggota dari keluarga besar virus yang juga disebut picornavirus karena mereka memiliki genom RNA kecil ("pico"). RNA beruntai tunggal dari genom picornavirus secara stuktural dan fungsional identik dengan suatu molekul mRNA dan seperti disebut "+". Molekul RNA virus dapat langsung diterjemahkan oleh ribosom sel inang untuk membuat protein virus.  sel inang tidak memiliki mekanisme untuk mereplikasi RNA (tidak ada enzim pada host yang menggunakan RNA sebagai template untuk sintesis asam nukleat). Dengan demikian, genom ini harus mengkodekan suatu enzim virus yang dapat mereplikasi genom ssRNA serta protein yang dibutuhkan untuk kapsid. Anggota kelas ini virus mencakup banyak virus flu biasa serta virus polio. Virus flu bereplikasi dalam lapisan epitel pada saluran pernapasan. Virus polio bereplikasi dalam lapisan usus, tetapi pada beberapa kesempatan, lolos dari usus dan menginfeksi sel-sel saraf ditulang belakang yang mengakibatkan kelumpuhan. 

RNA Virus(-) Single-stranded 

Genom virus jenis ini  tidak dapat langsung diterjemahkan. Alam telah menciptakan ratusan (-) ssRNA virus yang berbeda mulai dari campak, virus influenza, rabies dan Ebola virus. Virus memiliki strategi replikatif sangat aneh. Virus jenis ini dapat digambarkan melalui virus stomatitis vesikuler (VSV).   

VSV adalah kerabat dekat dari virus rabies. Menginfeksi kuda, sapi dan babi dan menghasilkan lesi pada kuku dan mulut hewan yang terinfeksi. Hal ini dapat ditularkan ke manusia yang dapat menyebabkan demam dan pembengkakan dalam mulut. Setelah memasuki sel inang, VSV dengan RNA untai tunggal (-) menghadapi masalah logistik bahkan lebih besar daripada yang dihadapi oleh virus polio. Selain itu, RNA stranded (-) ini  tidak diakui oleh ribosom tuan rumah sebagai template dan dengan demikian enzim ini dapat tidak langsung diproduksi.    

Beberapa  virus ssRNA(-) memiliki genom tersegmentasi. Sebagai contoh, virus Ebola diperkirakan memiliki tiga (-)ssRNAs berbeda di dalamnya genom, untuk setiap pengkodean protein yang terpisah. Anggota virus  influenza memiliki delapan (-) ssRNAs yang berbeda. Masing-masing RNA virus direplikasikan secara terpisah, dan kemasan harus diatur untuk memastikan bahwa virion masing-masing menerima satu dari setiap RNA yang berbeda

                                                                                                   

Double-stranded RNA virus

Sekelompok kecil virus membawa informasi genetik dalam bentuk double-stranded RNA (dsRNA). Anggota dari virus kelas ini memiliki sepuluh dsRNAs berbeda dalam virion. Virion juga membawa RNA polimerase yang mentranskripsi dsRNA ke (+) ssRNA. Hasil transkrip ini dapat berfungsi sebagai mRNA yang kemudian diterjemahkan menjadi protein virus yang diperlukan atau mereka dapat bertindak sebagai template untuk (-) sintesis untai dan diubah kembali menjadi genom dsRNA.

Retrovirus (+) SsRNA

Virus ini adalah virus yang mengandung genom yang dapat bertindak sebagai mRNA. yang paling terkenal di antaranya adalah HIV, virus yang menyebabkan AIDS. Selain HIV, retrovirus agak jarang pada manusia, namun lazim di mamalia lain dan burung. Genom retrovirus serupa dalam struktur dan ukuran picornavirus seperti virus polio, dan orang mungkin mengira bahwa replikatif strategi retrovirus menyerupai virus polio. Hal ini tidak terjadi. Kehidupan siklus retrovirus adalah unik dan tidak biasa.                                                                                 
Setelah memasuki sel, untai RNA (+)  tidak terkait dengan ribosom, meskipun memiliki semua atribut dari mRNA. Sebaliknya, RNA virion digunakan sebagai template untuk membuat DNA salinan genom virus. Istilah "terbalik" dan "retro" menyiratkan suatu mekanisme yang kebalikan dari yang biasanya beroperasi di semua sel.pada Alur biasa,  informasi dalam sebuah sel dari DNA ke RNA, bukan dari RNA pada DNA. Produk awal transkripsi balik RNA adalah: DNA helix ganda hybrid. Proses ini berlangsung di sitoplasma. Setelah dsDNA virus disintesis, kemudian diangkut ke dalam inti, karena sifatnya yang kovalen sehingga dapat dihubungkan ke DNA kromosom sel inang . DNA virus yang terintegrasi ke dalam genom inang disebut provirus, akibatnya retrovirus telah menciptakan sebuah versi dari genom virus yang memiliki semua atribut dari gen seluler yang ditemukan dalam sel inang. DNA virus dapat ditranskripsi oleh sel inang menjadi  RNA (+) yang diangkut ke sitoplasma dan digunakan baik sebagai mRNA dalam sintesis protein virus ataupun sebagai genom untuk progeni baru virus.

virus DNA beruntai tunggal

Beberapa virus kecil membawa genom mereka sebagai molekul DNA beruntai tunggal (ssDNA). virus Ini memiliki genom sederhana: satu gen untuk protein nukleokapsid virus dan gen lain untuk enzim replikasi DNA. Virus dengan genom ssDNA juga menghadapi masalah replikasi yang serius dalam sel inang. Ketika masuk ke dalam sel inang, genom tidak dapat digunakan untuk membuat protein virus karena template untuk transkripsi adalah DNA beruntai ganda. Karena hal ini, langkah pertama setelah infeksi adalah konversi dari ssDNA virus ke dsDNA menggunakan DNA polymerase sel inang. Pada beberapa virus, ujung 3 'dari lipatan DNA virus dan dsDNA dibentuk kembali oleh pasangan dasar dengan urutan internal. Dengan cara ini, primer yang dibangun ke dalam genom dengan ujung 3 'dapat diperpanjang untuk menciptakan dsDNA yang berfungsi sebagai template untuk transkripsi. Hasil transkrip dijabarkan untuk membuat protein virus, DNA virus direplikasi diubah kembali menjadi genom ssDNA, dan virion dikemas untuk ekspor. Virus parvo pada anjing dan kucing adalah  anggota famili ssDNA virus.

2.3  Perkembangan RNA pada Virus

Sesuatu yang fundamental untuk memahami proses yang mengatur evolusi virus dan untuk memprediksi respon mereka terhadap pengobatan dengan vaksin dan obat-obatan. Ketika mempelajari RNA virus, sering diasumsikan bahwa karena rawan kesalahan dalam replikasi, cepat dalam bermutasi dan karenanya terjadi perkembangan pada RNA dari waktu ke waktu.

Sejauh ini, tingkat substitusi telah diperkirakan hanya terbatas untuk sejumlah RNA virus tertentu. Nilai subtistusi biasanya mendekati 1 × 10^-3 substitusi / situs / tahun. Beberapa jenis virus menunjukkan nilai yang bervariasi, influenza virus dilaporkan memiliki tingkat substitusi lebih dari 1 × 10^-3, sedangkan perkiraan untuk virus campak, C, GBV-Cvirus, dan banyak vektor virus yang ditularkan, mulai dari 1 × 10^-6 hingga 1 × 10^-3 Selanjutnya, evolusi beberapa virus tampaknya berbanding lurus seiring dengan perkembangan waktu, kasus yang  menonjol adalah virus influenza A dan HIV-1, akan tetapi  virus lain seperti virus stomatitis vesikuler, menunjukkan tidak ada hubungan antara waktu dan tingkat divergensi urutan genom yang diamati. Tingkat sebenarnya dari variasi dalam tingkat substitusi nukleotida sulit untuk ditentukan karena angka ini sering diperkirakan dengan menggunakan metode yang tidak begitu ketat. Tingkat subtitusi RNA pada 50 sampel virus berbeda dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 1. Subtitusi RNA pada 50 Jenis Virus

Gambar 1. Ilustrasi subtitusi yang terjadi pada RNA virus

RNA Virus memiliki tingkat mutasi yang sangat tinggi, hal ini tentu berkaitan dengan kecepatan replikasi. Estimasi kesalahan antara 0,4 dan 1,1 nukleotida per genom per putaran replikasi (termasuk beberapa retrovirus). Kecepatan replikasi diperkirakan seratus kali lipat lebih cepat dibanding kecepatan replikasi mikroba lainnya. Pada virus, RNA adalah molekul sederhana dibungkus protein yang memasuki sel inang dan diterjemahkan, protein yang dihasilkan memulai replikasi virus dan mengarah ke produksi lebibanyak virus partikel oleh sel inang.  

Saat ini virus dengan urutan genom lengkap "500 nukleotida pada genom yang beruntai tunggal (ss) disebut positif virus, diketahui menginfeksi hewan, tanaman dan bakteri (dan termasuk virus polio, kaki-dan-mulut penyakit virus (FMDV ) dan 'commoncold' rhinoviruses). Kelompok virus lainnya, dengan "100 nukleotida pada genom adalah virus ss negatif (di mana RNA genom akan disalin untuk membentuk mRNA segera setelah masuk ke dalam sel, yang meliputi influenza, campak, gondok dan virus rabies), virus beruntai ganda (yang meliputi penyebab diare), dan retrovirus, yang mengkonversi RNA menjadi DNA sebagai bagian dari siklus replikasi mereka (termasuk virus hepatitis B dan HIV retrovirus). Virus merupakan bagian dalam daftar penyakit menular yang paling serius Karena bersifat sebagai pembunuh, pembunuh terbesar kedua dan keenam di seluruh dunia adalah HIV dan campak sedangkan pembunuh terbesar pertama dan ketiga masing-masing adalah infeksi Pernafasan dan diare.        

RNA virus memiliki mutasi yang tinggi, apa konsekuensi dari hal  ini, baik untuk populasi virus dan tuan rumah manusia?. Laju mutasi yang tinggi dari RNA virus mempengaruhi pentingnya mereka sebagai patogen manusia, dimana virus dapat dengan cepat melarikan diri dan adaptif terhadap respon imun maupun terapi obat.     

  Banyak  virus dengan genom berupa RNA menginfeksi host yang memiliki sistem imun adaptif (pertahanan yang belajar untuk mengenali dan menghancurkan patogen menyerang) Tingkat mutasi yang tinggi merupakan adaptasi virus yang memungkinkan mereka untuk tetap tidak terdeteksi oleh sistem kekebalan dari tuan rumah lebih lama. Tingkat mutasi yang tinggi virus dianggap berasal dari sejarah hidup mereka.

Antivirus yang layak adalah alasan di balik apa yang disebut terapi mutagenesis untuk mengobati beberapa penyakit infeksi virus pada manusia termasuk virus hepatitis C (HCV) dan virus RSV (RSV), dan diperkirakan bahwa efeknya adalah menjadi yang tidak dikenal karena mutagen . Bahan kimia juga telah terbukti mengurangi pertumbuhan setidaknya enam lainnya RNA spesies virus dalam kultur sel. Pada primata, beberapa protein APOBEC bertindak sebagai pertahanan terhadap patogen retroviral akan tetapi salah satu protein aksesori dari HIV-1, VIF, bertindak untuk menetralisir APOBEC.

Genom RNA virus berukuran kecil dengan panjang, biasanya hanya 10kb hingga yang  terbesar (coronavirus) pada 30 kb. Namun, bukan ukuran kecil RNA virus yang mencolok, melainkan pengamatan bahwa tidak satupun dari mereka telah berevolusi untuk menjadi lebih besar. DNA Virus dapat sekecil RNA virus tetapi ukuran genom mereka berkisar lebih dari tiga lipat, dengan genom DNA beberapa virus yang lebih besar dari genom beberapa bakteri endosimbion. Namun tidak diketahui apakah RNA virus dengan genom yang lebih besar memiliki lebih rendah per tingkat dasar mutasi,  seperti halnya pengukuran langsung dari tingkat mutasi hanya ada untuk beberapa spesies. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa tingkat substitusi tampaknya lebih rendah pada virus dengan genom yang berukuran lebih besar (meskipun tingkat substitusi juga dapat dipengaruhi oleh seleksi alam dan pergeseran genetik). Hasil penelitian juga mengemukakan bahwa spesies RNA virus dengan genom yang lebih besar cenderung memiliki polimerase yang relatif lebih besar, selain itu parvoviruses (DNA virus yang sangat kecil) memiliki tingkat substitusi yang mirip dengan RNA virus. Faktor terkait yang juga mungkin memainkan peran dalam ukuran kecil RNAvirus diduga adalah keterbatasan titik inisiasi pada saat transkripsi. 

III. PENUTUP

1    3.1  Kesimpulan

Virus merupakn bentuk sederhana dari kehidupan, virus dapat dikatakan antara hidup dan mati. Virus hanya akan hidup dan berkembang apabila memperoleh inangnya. Virus disusun oleh molekul-molekul selular yang sederhana. Molekul genetic ynag terdapat pada virus adalah DNA dan RNA. Pada kebanyakan virus materi genetiknya adalah RNA. Molekul genetic, khususnya RNA pada virus sangat mudah mengalami mutasi. Perubahan susunan molekul RNA pada virus menyebabkan munculnya virus-viru hasil mutasi yang berbeda dari virus sebelumnya. Penelitian mengenai perkembangan RNA virus sangat penting, karena virus sangat cepat mengalami mutasi maka penyakit atau akibat yang disebabkan seringkali menjadi lebih kompleks seiring perkembangan waktu. Perkembangan RNA virus penting dipelajari terutama dalam pembuatan vaksin yang sesuai.

3.2 Saran

Penelitian mengenai virus harus terus dilakukan mengingat terus munculnya varian virus jenis baru. Melalui penelitian-penelitian dapat diperoleh informasi mengenai kerakteristik suatu virus sehingga upaya pembuatan vaksin yang tepat dapat dilakukan.

DAFTAR PUSTAKA

Belshaw, Robert, Andy Gardner, Andrew Rambaut and Oliver G. Pybus. 2008. Pacing a small cage: mutation and RNAviruse.  Jour nal of Trends in Ecology and Evolution. Department of Zoology, University of Oxford, Oxford OX1 3PS, UK

Hermiyanti, Emmy. 2010. Biologi Molekuler Virus. Program Pasca Sarjana Universitas Pajadjaran : Bandung.

Holmes, Edward C. 2008. Evolutionary History and Phylogeography of Human Viruses. Annu. Rev. Microbiol. 2008. 62:307–28. Center for Infectious Disease Dynamics, Department of Biology, The Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania.

Jenkins, Gareth M., Andrew Rambaut, Oliver G. Pybus, Edward C. Holmes. 2002.  Rates of Molecular Evolution in RNA Viruses: A Quantitative Phylogenetic Analysis. J Mol Evol (2002) 54:156–165. Department of Zoology, University of Oxford, South Parks Road, Oxford OX1 3PS, UK.

Simmonds,Peter . 2004. RNA viruses – evolution in action. Microbiology Today Vol 31/Nov04 Centre for Infectious Diseases, University of Edinburgh, Summerhall, Edinburgh, EH9 1QH, UK.

Wagner, andreas and Peter F. Stadler. 1999. Viral RNA and Evolved Mutational Robustnes.  Journal Of Exeperimental Zoology (MOL DEV EVOL) 285:119–127 (1999). 1Department of Biology, University of New Mexico, Albuquerque, New Mexico.

“PERAIH DAN PENELITIAN UNTUK NOBEL BIDANG FISIKA 2012”

I. Pendahuluan 

1.1  Latar Belakang

Penghargaan nobel dapat diberikan kepada siapa saja, baik perorangan maupun organisasi yang dianggap meberikan sumbangan besar dibidang sains maupun sosial, yaitu bidang Kimia, Ekonomi, Sastra, Medis, Fisika, dan Perdamaian. Sumbangannya bisa berupa hasil riset, penemuan inovatif, atau kegiatan kemanusiaan. Penghargan ini diberikan pada bidang-bidang praktikal, bukan teoritikal, sehingga matematika tidak dimasukan sebagai bidang ilmu yang layak menerima Nobel. Penghargaan Nobel bisa dibilang juga sebagai status tertinggi para tokoh dunia.

Lahir dari keinginan penemu besar dinamit, Alfred Nobel (1833-1896). Dilatari penyesalan sebab dinamit penemuannya dipakai untuk senjata pemusnah. Menjelang ajal, kekayaannya dipakai untuk sebuah institusi yang bisa memacu terciptanya temuan serta ide gemilang yang bermanfaat bagi dunia, lalu didirikannya Nobel Foundation pada tahun 1901 dan diresmikan dengan memberikan penghargaan Nobel pertama kepada 6 orang tokoh.

Tiap tahun, acara pemberian Nobel ini digelar pada tangal 10 December yang bertepatan dengan tanggal wafatnya Alfred Nobel. Acara pemberian Nobel ini digelar di Stockholme Concert Hall, Swedia, sedangkan untuk penghargaan dibidang perdamaian, acara pemberian digelar di Oslo City Hall, Norwegia.

Fisika merupakan ilmu yang mempelajari gejala alam yang tidak hidup serta interaksi dalam lingkup ruang dan waktu. Ilmu fisika telah banyak memberikan kontribusi penting bagi kemajuan dunia. Peraih Nobel untuk bidang fisika tahun 2012 adalah Serge Haroche dan David Jeffrey Wineland. Adapun penelitian yang dilakukan adalah mengenai fisika kuantum. Dalam makalah ini akan dibahas mengenai biogeografi peraih nobel fisika 2012, penelitian yang dilakukan dan keunggulan penelitian yang dilakukan

1.2   Permasalahan

Adapun permasalahan yang diangkat dalam penyusunan makalah ini adalah :

1.      Bagaimanakah Biogeografi peraih Nobel Fisika 2012 Serge Haroche dan David Jeffrey Wineland ?

2.      Apakah Penelitian yang dilakukan Serge Haroche dan David Jeffrey Wineland sehingga meraih Nobel Fisika 2012 ?

3.      Apakah keunggulan Penelitian yang dilakukan Serge Haroche dan David Jeffrey Wineland?

1.3  Tujuan

Tujuan Penyusunan makalah ini yaitu menjawab apa yang menjadi permasalahan. Tujuan penyusunan

makalah adalah sebagai berikut :

1.      Mengetahui Biogeografi peraih Nobel Fisika 2012 Serge Haroche dan David Jeffrey Wineland.

2.      Mengetahui Penelitian yang dilakukan Serge Haroche dan David Jeffrey Wineland sehingga meraih Nobel Fisika 2012.

3.      Mengetahui keunggulan Penelitian yang dilakukan Serge Haroche dan David Jeffrey Wineland?

1.4 Manfaat

Manfaat penyusunan makalah ini adalah memberikan informasi mengenai Biogeografi Serge Haroche dan

David Jeffrey Wineland, penelitian yang dilakukukan serta keunggulan  penelitian yang dilakukan sehingga

mengantarkan mereka meraih Nobel Fisika 2012.

II. Pembahasan

2.1 Biogeografi peraih Nobel Fisika 2012 Serge Haroche dan David Jeffrey Wineland

Serge Haroche

    Serge Haroche lahir pada tahun 1944 di Casablanca Maroko, merupakan lulusan dari Ecole Normale Supérieure (ENS), menerima gelar doktor dari Universitas Paris VI pada tahun 1971 (penasihat Thesis: Claude Cohen-Tannoudji). Setelah kunjungan pasca-doktor untuk Stanford University di laboratorium Arthur Schawlow (1972-1973), ia menjadi profesor penuh di Universitas Paris VI pada tahun 1975, posisi yang dipegangnya sampai tahun 2001, ketika ia diangkat sebagai Profesor di College de France.  

               Serge Haroche menjadi profesor tamu di Harvard (1981), profesor paruh waktu di Yale University (1984-1993), anggota dari Institut Universitaire de France (1991-2000) dan ketua Departemen Fisika ENS (1994-2000). Penelitiannya telah banyak dilakukan di LABORATOIRE Kastler Brossel (ENS), dimana dia sekarang ia bekerja dengan tim rekan kerja senior, postdocs dan mahasiswa pascasarjana.

David Jeffrey Wineland

Wineland lulus dari Sekolah Tinggi Encina di Sacramento, California pada tahun 1961. Ia menerima gelar sarjana dari University of California, Berkeley pada tahun 1965 dan gelar Doktor pada tahun 1970 dan bekerja di bawah Norman Foster Ramsey, di Harvard University. Disertasi doktornya yang berjudul "The Maser Deuterium Atom". Dia kemudian melakukan Penelitian Postdoctoral dalam kelompok Hans Dehmelt di University of Washington di mana ia menyelidiki perangkap elektron dan ion. Pada tahun 1975, ia bergabung dengan Biro Standar Nasional (sekarang disebut NIST). 

2.2 Penelitian yang dilalukan peraih Nobel Fisika 2012 Serge Haroche dan David Jeffrey Wineland

Haroche dan Wineland telah membuka pintu ke era baru eksperimen tentang fisika kuantum dengan menunjukkan pengamatan langsung dari sistem kuantum individu tanpa menghancurkannya. Melalui metode cerdik di laboratorium, mereka telah berhasil mengukur dan mengendalikan kuantum yang sangat rapuh. Hasil penelitian ini memungkinkan sebagai langkah awal untuk membuat komputer jenis baru yang super cepat, berdasarkan pada fisika kuantum. Metode ini juga dapat digunakan untuk membuat konstruksi jam yang sangat tepat dan bisa menjadi dasar standar baru untuk waktu masa depan yang  lebih dari seratus kali lipat lebih besar presisinya dibanding jam sekarang yang digunakan. Untuk partikel cahaya tunggal atau materi, hukum-hukum fisika klasik tidak lagi berlaku dan fisika kuantum mengambil alih. Tapi partikel tunggal tidak mudah terisolasi dari lingkungan sekitar mereka dan mereka menghilang secara misterius segera setelah mereka berinteraksi dengan dunia luar. Kedua karya Nobel di bidang optik kuantum mempelajari interaksi mendasar antara cahaya dan materi, bidang yang telah mengalami kemajuan sejak pertengahan 1980-an. Metode mereka memiliki banyak kesamaan. David Wineland menciptakan perangkap atom bermuatan listrik, atau ion, mengendalikan dan mengukur mereka dengan cahaya, atau foton sedangkan Serge Haroche mengambil pendekatan yang berlawanan: ia mengontrol dan mengukur foton terperangkap, atau partikel cahaya, dengan mengirimkan atom melalui perangkap.

Mengontrol ion tunggal dalam perangkap                                                                

David Wineland di laboratorium Boulder, Colorado, melakukan penelitian dimana atom bermuatan listrik atau ion yang disimpan di dalam perangkap dengan mengepung mereka dengan medan listrik. Tim melakukan percobaan mengenai partikel-partikel yang terisolasi dari panas dan radiasi lingkungan dengan keadaan vakum pada temperatur yang sangat rendah. Salah satu rahasia di balik terobosan Wineland adalah penguasaan menggunakan sinar laser dan menciptakan pulsa laser. Sebuah laser digunakan untuk menekan gerakan termal ion dalam perangkap, menempatkan ion dalam keadaan energi terendah dan dengan demikian memungkinkan studi tentang fenomena kuantum dengan kondisi ion terjebak       

gambar 1. Ilustrasi penelitian Wineland  

Serge Haroche dan kelompok risetnya menggunakan metode yang berbeda untuk mengungkapkan misteri dari dunia kuantum. Dalam laboratorium di Paris, Haroche menggunakan atom khusus yang telah disiapkan (disebut atom Rydberg) kemudian mengontrol dan mengukur foton dalam rongga microwave. Sebuah atom Rydberg memiliki radius sekitar 125 nanometer yang kira-kira 1.000 kali lebih besar dari atom biasa. atom Rydberg raksasa berbentuk donat ini dikirim ke satu per satu ke rongga pada kecepatan yang dipilih dengan cermat, sehingga terjadi interaksi dengan foton microwave yang terkontrol dengan baik. atom Rydberg melintasi dan keluar rongga, meninggalkan foton microwave di belakang. Tapi interaksi antara foton dan atom menciptakan perubahan keadaan dalam fase atom kuantum, pergeseran fasa Ini dapat diukur ketika keluar atom rongga, sehingga mengungkapkan ada atau tidaknya foton dari dalam rongga, dengan tidak ada pergeseran fasa foton sehingga Haroche dapat mengukur satu foton tanpa merusaknya. Haroche dan kelompoknya bisa menghitung foton dalam rongga, seperti  seorang anak menghitung  jumlah kelereng dalam mangkuk. Hal ini mungkin terdengar mudah, tetapi membutuhkan ketangkasan yang luar biasa dan keterampilan karena foton, tidak seperti kelereng biasa, dimana foton akan langsung hancur apabila kontak dengan dunia luar.

                             gambar 2. Ilustrasi penelitian Serge Haroche

Di ambang sebuah revolusi komputer baru                                                                                        

Sebuah aplikasi yang mungkin dibuat dari perangkap ion yang banyak ilmuwan mimpikan adalah komputer kuantum. Dalam masa sekarang, komputer klasik yang merupakan unit terkecil dari informasi, sedikit yang mengambil nilai 1 atau 0. Namun, dalam kuantum komputer, unit dasar informasi – quantum bit atau qubit - dapat 1 dan 0 pada waktu yang sama. Dua bit kuantum secara bersamaan dapat mengambil empat nilai - 00, 01, 10 dan 11 – dan setiap qubit tambahan menggandakan jumlah dari setiap  tingkatan. Untuk n bit kuantum terdapat 2n kemungkinan tingkatan, dan komputer kuantum hanya 300 qubit bisa menampung 2.300 nilai secara bersamaan, lebih dari jumlah atom di alam semesta. Kelompok Wineland merupakan kelompok  yang pertama di dunia yang menunjukkan operasi kuantum dengan dua kuantum bit. Sejak operasi pengendalian telah dicapai dengan beberapa qubit, pada prinsipnya tidak ada alasan untuk percaya bahwa tidak mungkin untuk mencapai operasi tersebut dengan qubit lebih banyak. Namun, untuk membangun komputer kuantum merupakan tantangan praktis besar. Kita harus memenuhi dua persyaratan yang berlawanan: qubit harus memadai terisolasi dari lingkungan mereka di memerintahkan untuk tidak merusak sifat kuantum mereka, namun mereka juga harus mampu berkomunikasi dengan dunia luar dalam rangka untuk menyampaikan hasil perhitungan mereka. Mungkin komputer kuantum akan akan dibangun di abad ini. Jika demikian, itu akan mengubah kehidupan kita dengan cara yang radikal sama seperti komputer klasik mengubah kehidupan di abad terakhir                                                                                    

Jam baru

David Wineland dan tim peneliti juga telah menggunakan ion dalam perangkap untuk membangun jam yang seratus kali lebih tepat daripada cesium berbasis atom jam yang saat ini standar untuk pengukuran kami waktu. Waktu disimpan oleh pengaturan, atau sinkronisasi semua jam terhadap satu standar. Jam Cesium beroperasi dalam kisaran microwave sedangkan jam ion Wineland ini menggunakan cahaya tampak - maka disebut optik jam. Jam optik dapat terdiri dari hanya satu ion atau dua ion dalam perangkap. Dengan dua ion, satu adalah digunakan sebagai jam dan yang lain digunakan untuk membaca jam tanpa merusak nya, atau menyebabkan untuk melewatkan tanda tik. Dengan pengukuran tepat seperti waktu, beberapa fenomena yang sangat halus dan indah alam telah diamati, seperti perubahan dalam aliran waktu, atau variasi menit gravitasi. Menurut teori relativitas Einstein, waktu dipengaruhi oleh gerak dan gravitasi. kecepatan yang tinggi dan gravitasi kuat, maka semakin lambat berlalunya waktu. Kita mungkin tidak menyadari efek ini, tetapi mereka sesungguhnya telah menjadi bagian dari kehidupan kita sehari-hari. Ketika kita menavigasi dengan GPS kita bergantung pada sinyal waktu dari satelit dengan jam yang secara rutin dikalibrasi, karena gravitasi agak lemah beberapa ratus kilometer di langit. Dengan jam optik adalah mungkin untuk mengukur perbedaan dalam perjalanan waktu ketika kecepatan jam diubah oleh kurang dari 10 meter per detik, atau ketika gravitasi diubah sebagai konsekuensi dari perbedaan ketinggian hanya 30 sentimeter.

2.3 keunggulan Penelitian Peraih Nobel 2012

Pemilihan peraih Nobel tidaklah mudah, untuk menentukan siapa yang berhak meraih Nobel melibatkan 3000 orang. Orang-orang tersebut berasal dari Lembaga Pemerintahan, Mahkamah Internasional, para Rektor, para Guru Besar, lembaga-lembaga penelitian, penerima-penerima Nobel sebelumnya, dan anggota dari Nobel Foundation di seluruh dunia. Proses ini memakan waktu setahun. Paket penghargaan Nobel diantaranya berupa medali emas, diploma, serta uang senilai 1,3 juta USDollar.

  Serge Haroche dan David J. Wineland memiliki hak independen ditemukan dan dikembangkan metode untuk mengukur dan memanipulasi partikel individu serta menjaga sifat mekanik kuantum, dengan cara yang sebelumnya dianggap tak terjangkau. Pemenang Nobel telah membuka pintu ke era baru dari percobaan dengan fisika kuantum dengan menunjukkan pengamatan langsung dari partikel kuantum individu tanpa menghancurkan mereka. Untuk partikel tunggal cahaya hukum fisika klasik tidak lagi berlaku dan fisika kuantum mengambil alih. Melalui metode cerdik laboratorium mereka Haroche dan Wineland bersama-sama dengan kelompok penelitian mereka telah berhasil mengukur dan mengendalikan kuantum yang sangat rapuh, yang sebelumnya dianggap tidak dapat diakses untuk pengamatan langsung. Metode baru ini memungkinkan mereka untuk memeriksa, mengontrol dan menghitung partikel. Metode mereka memiliki banyak kesamaan. David Wineland perangkap atom bermuatan listrik, atau ion, mengendalikan dan mengukur mereka dengan cahaya, atau foton.   Serge Haroche mengambil pendekatan yang berlawanan: ia mengontrol dan mengukur foton terperangkap, atau partikel cahaya, dengan mengirimkan atom melalui perangkap.

Kedua pemenang bekerja di bidang optik kuantum, mempelajari interaksi mendasar antara cahaya dan materi, berdasarkan pada fisika kuantum. Dengan komputer kuantum akan mengubah kehidupan kita sehari-hari di abad ini dengan cara yang radikal sama seperti komputer klasik lakukan di abad terakhir. Penelitian ini juga telah menyebabkan pembuatan jam yang sangat tepat yang bisa menjadi dasar untuk masa depan. metode mereka telah memungkinkan ini bidang penelitian untuk mengambil langkah pertama untuk membuat komputer jenis baru yang super cepat dan standar waktu baru yang  seratus kali lipat lebih tepat presisinya dari sekarang jam cesium  yang sekarang digunakan. 

III. PENUTUP

3.1   Kesimpulan

Nobel diberikan untuk memacu terciptanya temuan serta ide gemilang yagn bermanfaat bagi dunia. Penemuan tersebut meliputi bidang sains maupun social, yaitu bidang Kimia, Ekonomi, Sastra, Medis, Fisika, dan Perdamaian. Peraih Nobel bidang Fisika tahun 2012 adalah Serge Haroche dan David Jeffrey Wineland. Serge Haroche adalah seorang ilmuan dari prancis sedangkan David Jeffrey Wineland adalah ilmuan dari amerika serikat. Penelitian mereka adalah mengenai “metode eksperimental inovatif yang memungkinkan pengukuran dan manipulasi sistem kuantum individu”. Melalui penemuan ini dikembangkan metode untuk mengukur dan memanipulasi partikel individu sambil menjaga kuantum mekanik sifat mereka, dengan cara yang sebelumnya dianggap tak terjangkau. Melalaui penemuan ini kedepannya dapat diaplikasikan dalam pembuatan komputer kuantum yang super cepat dan jam dengan ketepatan yang sangat akurat.

3.2  Saran

Melalui penulisan makalah ini diharapkan dapat memberikan inspirasi bagi para ilmuan untuk lebih terpacu melakukan penelitian-penelitian, dimana hasil penelitian yang diperoleh dapat berguna bagi kesejahtraan umat manusia.

DAFTAR PUSTAKA

Drielsma, Madeleine. 2012.  Nobel Prize in Physics 2012. European Research Council. Sweden. 

Monroe, C. R. and Wineland, D. J. 2008. Quantum Computing with Ions, Scientific American, August

http://www.college-de-france.fr/site/en-serge-haroche/biography.htm#|p=../en-serge haroche/biography.htm|

http://en.wikipedia.org/wiki/David_J._Wineland

http://id.shvoong.com/humanities/history/1866441-sejarah-dan-tentang-nobel/#ixzz2GWXYW4Hp

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2012/press.html 

1