मानव कल्याण में जीवविज्ञान, मानव कल्याण में सूक्ष्मजीव 1

सूक्ष्मजीव#

सूक्ष्मजीव अत्यंत विविध होते हैं–प्रोटोजोआ, जीवाणु, कवक तथा सूक्ष्म पशु और पादप वायरस, वायरॉयड और प्रोटीनयुक्त संक्रामक एजेंट प्रायन्स। सूक्ष्मजीव हर जगह मौजूद होते हैं–मिट्टी में, पानी में, वायु में, हमारे शरीर के अंदर और अन्य जानवरों तथा पौधों के शरीर में भी। ये ऐसे स्थानों पर भी मौजूद हैं जहाँ कोई अन्य जीवन-रूप संभवतः अस्तित्व में ही नहीं आ सकता–जैसे ज्वालामुखीय झरनों (थर्मल वेंट्स) के भीतर जहाँ तापमान 1000°C तक हो सकता है, मिट्टी के गहरे भागों में, कई मीटर मोटी बर्फ की परतों के नीचे और अत्यधिक अम्लीय वातावरण में। सूक्ष्मजीव अत्यंत विविध होते हैं–प्रोटोजोआ, जीवाणु, कवक तथा सूक्ष्म पशु और पादप वायरस, वायरॉयड और प्रोटीनयुक्त संक्रामक एजेंट प्रायन्स।

आकृति 1: जीवाणु: (a) छड़ाकार, 1500X आवर्धित; (b) गोलाकार, 1500X आवर्धित; (c) एक छड़ाकार जीवाणु जिसमें फ्लैजेला दिख रहे हैं, 50,000X आवर्धित

वायरस: (a) एक बैक्टीरियोफेज; (b) एडिनोवायरस जो श्वसन संक्रमण पैदा करता है; (c) छड़ाकार तम्बाकू मोज़ेक वायरस (TMV)। लगभग 1,00,000–1,50,000X आवर्धित

(a) पेट्री डिश में बढ़ते जीवाणुओं के कॉलोनी; (b) पेट्री डिश में बढ़ता कवक कॉलोनी

घरेलू उत्पादों में सूक्ष्मजीव:#

1. दैनिक जीवन में सूक्ष्मजीवों का उपयोग:

• सूक्ष्मजीव और उनके उत्पाद दैनिक जीवन में उपयोग किए जाते हैं
• सामान्य उदाहरण: दूध से दही बनाना

2. दही उत्पादन:

• लैक्टोबेसिलस और लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया (LAB) दूध को दही में बदलते हैं
• LAB अम्ल बनाते हैं जो दूध के प्रोटीन को जमाते हैं
• थोड़ी मात्रा में दही स्टार्टर/इनोकुलम के रूप में कार्य करता है
• LAB उपयुक्त तापमान पर गुणा करते हैं
• विटामिन B12 बढ़ाकर पोषण गुणवत्ता में सुधार करता है
• पेट में LAB रोग पैदा करने वाले सूक्ष्मजीवों को रोकने में मदद करते हैं

3. किण्वित खाद्य पदार्थ: a) डोसा और इडली:

• आटे को बैक्टीरिया द्वारा किण्वित किया जाता है
• CO2 उत्पादन से फूला हुआ रूप बनता है

b) ब्रेड:

• बेकर’s यीस्ट (Saccharomyces cerevisiae) का उपयोग कर किण्वित किया जाता है

4. पारंपरिक किण्वित उत्पाद:

• टॉडी: दक्षिण भारतीय पेय जो ताड़ के रस को किण्वित करके बनता है
• किण्वित मछली
• किण्वित सोयाबीन
• किण्वित बांस की कोपलें

5. चीज उत्पादन:

• सबसे पुराने किण्वित खाद्य पदार्थों में से एक
• विभिन्न किस्मों की अनोखी विशेषताएं होती हैं:
  • स्विस चीज: Propionibacterium sharmanii द्वारा CO2 उत्पादन से छिद्र होते हैं
  • रोकफोर्ट चीज: विशिष्ट स्वाद के लिए विशेष कवक द्वारा परिपक्व किया जाता है

औद्योगिक उत्पादों में सूक्ष्मजीव:#

1. किण्वित पेय पदार्थ

• यीस्ट (Saccharomyces cerevisiae) का उपयोग कर बनाए जाते हैं:
  • वाइन
  • बीयर
  • व्हिस्की
  • ब्रांडी
  • रम
• प्रक्रिया इस पर आधारित होती है:
  • उपयोग किए गए कच्चे माल
  • प्रसंस्करण विधि (आसवन के साथ/बिना)

2. एंटीबायोटिक्स

• पहली खोज: अलेक्जेंडर फ्लेमिंग द्वारा पेनिसिलिन
• पेनिसिलियम नोटेटम फफूंदी से खोजा गया
• विश्व युद्ध II में व्यापक रूप से उपयोग किया गया
• नोबेल पुरस्कार (1945): फ्लेमिंग, चेन और फ्लोरी
• निमलिखित रोगों का इलाज करता है:
  • प्लेग
  • काली खांसी
  • डिप्थीरिया
  • कुष्ठ रोग

3. औद्योगिक रसायन और एंजाइम a) कार्बनिक अम्ल:

• सिट्रिक अम्ल - एस्परजिलस नाइजर
• एसिटिक अम्ल - एसीटोबैक्टर एसीटी
• ब्यूटिरिक अम्ल - क्लोस्ट्रिडियम ब्यूटिलिकम
• लैक्टिक अम्ल - लैक्टोबेसिलस

b) एंजाइम:

• लाइपेस - डिटर्जेंट में उपयोग होता है
• पेक्टिनेज और प्रोटेज - रस स्पष्टीकरण
• स्ट्रेप्टोकाइनेज - रक्त के थक्के को हटाना

4. जैव-सक्रिय अणु:

• साइक्लोस्पोरिन A - इम्यूनोसप्रेसेंट (ट्राइकोडर्मा पॉलीस्पोरम से)
• स्टेटिन - कोलेस्ट्रॉल घटाने वाला एजेंट (मोनास्कस पर्प्यूरियस से)

मानव मल में सूक्ष्मजीव:#

परिचय:

• सीवेज मानव मल युक्त नगरीय अपशिष्ट जल है
• इसमें कार्बनिक पदार्थ और रोगजनक सूक्ष्मजीव होते हैं
• प्राकृतिक जल निकायों में निपटान से पहले उपचार की आवश्यकता होती है
• उपचार सीवेज में स्वाभाविक रूप से मौजूद विषमपोषी सूक्ष्मजीवों द्वारा किया जाता है

उपचार चरण:#

1. प्राथमिक उपचार:

• छानने और तलछट के माध्यम से कणों का भौतिक निष्कासन
• क्रमिक छानने के माध्यम से तैरते मलबे को हटाता है
• ग्रिट (मिट्टी और कंकड़) तलछट द्वारा हटाया जाता है
• प्राथमिक स्लज और एफ्लुएंट बनाता है
• एफ्लुएंट द्वितीयक उपचार में जाता है

2. द्वितीयक/जैविक उपचार:

• प्राथमिक अपशिष्ट को एरेशन टैंकों में डाला जाता है
• यांत्रिक हलचल और वायु पंपिंग
• एरोबिक सूक्ष्मजीवों (फ्लॉक्स) की वृद्धि को बढ़ावा देता है
• सूक्ष्मजीव कार्बनिक पदार्थों का उपभोग करते हैं
• BOD (जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग) को कम करता है
• जीवाणु फ्लॉक्स को तलछट बनने दिया जाता है
• सक्रियित तलछट बनाता है

3. आगे की प्रक्रिया:

• सक्रियित तलछट का एक भाग इनोकुलम के रूप में प्रयुक्त होता है
• शेष तलछट अनॉक्सीजन डाइजेस्टरों में जाता है
• अनॉक्सीजन जीवाणु तलछट को पचाते हैं
• बायोगैस (मीथेन, हाइड्रोजन सल्फाइड, CO2) उत्पन्न करते हैं
• उपचारित अपशिष्ट को प्राकृतिक जल निकायों में छोड़ा जाता है

वर्तमान चुनौतियाँ:

• बढ़ता शहरीकरण अधिक सीवेज उत्पन्न कर रहा है
• अपर्याप्त उपचार संयंत्र
• अनुपचारित सीवेज नदियों को प्रदूषित कर रहा है
• सरकारी पहल (गंगा/यमुना एक्शन प्लान)
• अधिक उपचार संयंत्रों की आवश्यकता