స్థూలమైన మొక్కలు మరియు జంతువులతో పాటు, ఈ భూమిపై జీవ వ్యవస్థల ప్రధాన భాగాలు సూక్ష్మజీవులు. మీరు క్లాస్ XI లో జీవుల వైవిధ్యం గురించి చదివారు. జీవులలో ఏ రాజ్యాలు సూక్ష్మజీవులను కలిగి ఉన్నాయో గుర్తుందా? ఏవి కేవలం సూక్ష్మదర్శిని ద్వారా మాత్రమే చూడగలిగేవి? సూక్ష్మజీవులు ప్రతిచోటా ఉన్నాయి - నేలలో, నీటిలో, గాలిలో, మన శరీరాల లోపల మరియు ఇతర జంతువులు మరియు మొక్కలలో. ఏ ఇతర జీవ రూపం కూడా ఉండదనుకునే ప్రదేశాలలో కూడా అవి ఉన్నాయి - అగ్నిపర్వత కాలువలు (థర్మల్ వెంట్స్) లోపలి భాగంలో ఉష్ణోగ్రత 1000°C వరకు ఉండవచ్చు, నేల లోతుల్లో, అనేక మీటర్ల మందపాటి మంచు పొరల కింద మరియు అత్యంత ఆమ్ల పరిసరాలలో. సూక్ష్మజీవులు వైవిధ్యంగా ఉంటాయి – ప్రోటోజోవా, బ్యాక్టీరియా, శిలీంధ్రాలు మరియు సూక్ష్మ జంతు మరియు మొక్కల వైరస్లు, వైరాయిడ్లు మరియు ప్రోటీనేషియస్ సంక్రమణ కారకాలైన ప్రియాన్లు కూడా. సూక్ష్మజీవులలో కొన్ని పటం 10.1 మరియు 10.2 లో చూపబడ్డాయి.

పటం 10.1 బ్యాక్టీరియా: (a) కడ్డీ ఆకారపు, 1500X వరకు విస్తరించబడినది; (b) గోళాకారపు, 1500X వరకు విస్తరించబడినది; (c) ఫ్లాగెల్లా చూపిస్తున్న కడ్డీ ఆకారపు బ్యాక్టీరియం, 50,000X వరకు విస్తరించబడినది

పటం 10.2 వైరస్లు: (a) ఒక బాక్టీరియోఫేజ్; (b) శ్వాసకోశ సంక్రమణలను కలిగించే అడెనోవైరస్; (c) కడ్డీ ఆకారపు టొబాకో మొజాయిక్ వైరస్ (TMV). సుమారు 1,00,000–1,50,000X వరకు విస్తరించబడినది

పటం 10.3 (a) పెట్రీ డిష్లో పెరిగే బ్యాక్టీరియా కాలనీలు; (b) పెట్రీ డిష్లో పెరిగే శిలీంధ్ర కాలనీ

బ్యాక్టీరియా మరియు అనేక శిలీంధ్రాలు వంటి సూక్ష్మజీవులను పోషక మాధ్యమంపై పెంచి కాలనీలను (పటం 10.3) ఏర్పరచవచ్చు, అవి నగ్నాక్షులతో చూడగలిగేవి. అటువంటి సంస్కృతులు సూక్ష్మజీవులపై అధ్యయనాలలో ఉపయోగపడతాయి.

అధ్యాయం 8 లో, మీరు సూక్ష్మజీవులు మానవులలో అనేక వ్యాధులను కలిగిస్తాయని చదివారు. అవి జంతువులు మరియు మొక్కలలో కూడా వ్యాధులను కలిగిస్తాయి. కానీ ఇది మీరు అన్ని సూక్ష్మజీవులు హానికరమైనవని అనుకోవడానికి దారితీయకూడదు; అనేక సూక్ష్మజీవులు మానవుడికి వివిధ రీతులలో ఉపయోగపడతాయి. మానవ శ్రేయస్సుకు సూక్ష్మజీవుల కొన్ని అత్యంత ముఖ్యమైన సహకారాలు ఈ అధ్యాయంలో చర్చించబడ్డాయి.

10.1 గృహోపయోగ పదార్థాలలో సూక్ష్మజీవులు

మేము ప్రతిరోజూ సూక్ష్మజీవులు లేదా వాటి నుండి ఉత్పన్నమైన ఉత్పత్తులను ఉపయోగిస్తామని తెలుసుకోవడం మీకు ఆశ్చర్యం కలిగించవచ్చు. పాల నుండి పెరుగు ఉత్పత్తి ఒక సాధారణ ఉదాహరణ. లాక్టోబాసిల్లస్ మరియు ఇతరులు సాధారణంగా లాక్టిక్ ఆమ్ల బ్యాక్టీరియా (LAB) అని పిలువబడే సూక్ష్మజీవులు పాలలో పెరిగి దానిని పెరుగుగా మారుస్తాయి. పెరుగుదల సమయంలో, LAB ఆమ్లాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, అవి పాల ప్రోటీన్లను గడ్డకట్టిస్తాయి మరియు పాక్షికంగా జీర్ణం చేస్తాయి. ప్రారంభ సూక్ష్మజీవి సమూహం లేదా స్టార్టర్గా తాజా పాలకు కొద్దిగా పెరుగు జోడించబడుతుంది, ఇందులో మిలియన్ల LAB ఉంటాయి, అవి తగిన ఉష్ణోగ్రతల వద్ద గుణించి, తద్వారా పాలను పెరుగుగా మారుస్తాయి, ఇది విటమిన్ B12ని పెంచడం ద్వారా దాని పోషక గుణాన్ని కూడా మెరుగుపరుస్తుంది. మన కడుపులో కూడా, LAB వ్యాధి కలిగించే సూక్ష్మజీవులను నియంత్రించడంలో చాలా ప్రయోజనకరమైన పాత్ర పోషిస్తాయి.

దోస, ఇడ్లి వంటి ఆహారాలను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించే పిండి కూడా బ్యాక్టీరియా ద్వారా పులియబెట్టబడుతుంది. పిండి యొక్క ఉబ్బిన రూపం CO2 వాయువు ఉత్పత్తి కారణంగా ఉంటుంది. CO2 ఏర్పడటానికి దారితీసే ఏ జీవక్రియా మార్గం జరుగుతుందో మీరు చెప్పగలరా? ఈ పులియబెట్టడానికి బ్యాక్టీరియా ఎక్కడ నుండి వస్తాయని మీరు అనుకుంటున్నారు? అదేవిధంగా, బ్రెడ్ తయారు చేయడానికి ఉపయోగించే పిండి, బేకర్స్ ఈస్ట్ (సాకరోమైసెస్ సెరివిసియే) ఉపయోగించి పులియబెట్టబడుతుంది. అనేక సాంప్రదాయ పానీయాలు మరియు ఆహారాలు కూడా సూక్ష్మజీవుల ద్వారా పులియబెట్టడం ద్వారా తయారు చేయబడతాయి. దక్షిణ భారతదేశంలోని కొన్ని ప్రాంతాల సాంప్రదాయ పానీయమైన ‘తాడి’, తాటి చెట్ల నుండి సాప్ను పులియబెట్టడం ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది. చేపలు, సోయాబీన్ మరియు బాంబూషూట్లను ఆహారాలుగా తయారు చేయడానికి కూడా సూక్ష్మజీవులు ఉపయోగించబడతాయి. చీజ్, సూక్ష్మజీవులు ఉపయోగించబడిన పురాతన ఆహార వస్తువులలో ఒకటి. వివిధ రకాల చీజ్లు వాటి లక్షణమైన నిర్మాణం, సువాసన మరియు రుచి ద్వారా తెలుసుకోబడతాయి, నిర్దిష్టత ఉపయోగించిన సూక్ష్మజీవుల నుండి వస్తుంది. ఉదాహరణకు, ‘స్విస్ చీజ్’లోని పెద్ద రంధ్రాలు ప్రోపియోనిబాక్టీరియం షర్మాని అనే బ్యాక్టీరియం ద్వారా పెద్ద మొత్తంలో CO2 ఉత్పత్తి కారణంగా ఉంటాయి. ‘రోక్వెఫోర్ట్ చీజ్’ వాటిపై నిర్దిష్ట శిలీంధ్రాన్ని పెంచడం ద్వారా పక్వం చేయబడతాయి, ఇది వాటికి ఒక ప్రత్యేక సువాసనను ఇస్తుంది.

10.2 పారిశ్రామిక ఉత్పత్తులలో సూక్ష్మజీవులు

పారిశ్రామిక రంగంలో కూడా, సూక్ష్మజీవులు మానవులకు విలువైన అనేక ఉత్పత్తులను సంశ్లేషణ చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి. పానీయాలు మరియు యాంటీబయాటిక్లు కొన్ని ఉదాహరణలు. పారిశ్రామిక స్థాయిలో ఉత్పత్తి, సూక్ష్మజీవులను ఫెర్మెంటర్లు (పటం 10.4) అని పిలువబడే చాలా పెద్ద పాత్రలలో పెంచడం అవసరం.

పటం 10.4 ఫెర్మెంటర్లు

10.2.1 పులియబెట్టిన పానీయాలు

సూక్ష్మజీవులు, ప్రత్యేకించి ఈస్ట్లు, అనాది కాలం నుండి వైన్, బీర్, విస్కీ, బ్రాందీ లేదా రమ్ వంటి పానీయాల ఉత్పత్తికి ఉపయోగించబడ్డాయి. ఈ ప్రయోజనం కోసం బ్రెడ్ తయారీకి ఉపయోగించే అదే ఈస్ట్ సాకరోమైసెస్ సెరివిసియే, సాధారణంగా బ్రూవర్స్ ఈస్ట్ అని పిలువబడుతుంది, మాల్ట్ చేసిన ధాన్యాలు మరియు పండ్ల రసాలను పులియబెట్టి ఇథనాల్ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఈస్ట్ ద్వారా ఇథనాల్ ఉత్పత్తికి దారితీసే జీవక్రియా ప్రతిచర్యలను మీరు గుర్తు చేసుకుంటారా? పులియబెట్టడానికి ఉపయోగించిన ముడి పదార్థం రకం మరియు ప్రాసెసింగ్ రకం (డిస్టిలేషన్తో లేదా లేకుండా) ఆధారంగా వివిధ రకాల మద్య పానీయాలు లభిస్తాయి. వైన్ మరియు బీర్ డిస్టిలేషన్ లేకుండా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, అయితే విస్కీ, బ్రాందీ మరియు రమ్ పులియబెట్టిన ద్రావణాన్ని డిస్టిల్ చేయడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. ఒక ఫెర్మెంటేషన్ ప్లాంట్ ఫోటోగ్రాఫ్ పటం 10.5 లో చూపబడింది.

పటం 10.5 ఫెర్మెంటేషన్ ప్లాంట్

10.2.2 యాంటీబయాటిక్లు

సూక్ష్మజీవుల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన యాంటీబయాటిక్లు ఇరవయ్యవ శతాబ్దపు అత్యంత ముఖ్యమైన ఆవిష్కరణలలో ఒకటిగా పరిగణించబడతాయి మరియు మానవ సమాజ శ్రేయస్సు కోసం గణనీయంగా సహకరించాయి. యాంటీ అనేది గ్రీకు పదం, దీని అర్థం ‘వ్యతిరేకంగా’, మరియు బయో అంటే ‘జీవితం’, కలిపి అంటే ‘జీవితానికి వ్యతిరేకంగా’ (వ్యాధి కలిగించే జీవుల సందర్భంలో); అయితే మానవుల సందర్భంలో, అవి ‘జీవితానికి అనుకూలంగా’ ఉంటాయి మరియు వ్యతిరేకంగా కాదు. యాంటీబయాటిక్లు రసాయన పదార్థాలు, అవి కొన్ని సూక్ష్మజీవుల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి మరియు ఇతర (వ్యాధి కలిగించే) సూక్ష్మజీవులను చంపవచ్చు లేదా వాటి పెరుగుదలను నిరోధించవచ్చు.

మీరు సాధారణంగా ఉపయోగించే యాంటీబయాటిక్ పెన్సిలిన్తో పరిచయం ఉంది. పెన్సిలిన్ కనుగొనబడిన మొదటి యాంటీబయాటిక్ అని మీకు తెలుసా, మరియు ఇది ఒక యాదృచ్ఛిక ఆవిష్కరణ? అలెగ్జాండర్ ఫ్లెమింగ్ స్టాఫిలోకోకై బ్యాక్టీరియాపై పని చేస్తున్నప్పుడు, ఒకసారి అతని కడగని కల్చర్ ప్లేట్లలో ఒకదాని చుట్టూ పెరిగే ఒక బూజు (మోల్డ్) గమనించాడు, దాని చుట్టూ స్టాఫిలోకోకై పెరగలేకపోయింది. ఇది బూజు ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఒక రసాయనం కారణంగా ఉందని అతను కనుగొన్నాడు మరియు దానిని పెన్సిలియం నోటాటం అనే బూజు పేరు మీద పెన్సిలిన్ అని పేరు పెట్టాడు. అయితే, ఒక ప్రభావవంతమైన యాంటీబయాటిక్గా దాని పూర్తి సామర్థ్యం చాలా తరువాత అర్నెస్ట్ చైన్ మరియు హోవర్డ్ ఫ్లోరీ చేత స్థాపించబడింది. ఈ యాంటీబయాటిక్ రెండవ ప్రపంచ యుద్ధంలో గాయపడిన అమెరికన్ సైనికుల చికిత్సకు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడింది. ఫ్లెమింగ్, చైన్ మరియు ఫ్లోరీకి ఈ ఆవిష్కరణకు 1945లో నోబెల్ బహుమతి లభించింది.

పెన్సిలిన్ తరువాత, ఇతర యాంటీబయాటిక్లు కూడా ఇతర సూక్ష్మజీవుల నుండి శుద్ధి చేయబడ్డాయి. మీరు కొన్ని ఇతర యాంటీబయాటిక్ల పేర్లు చెప్పగలరా మరియు వాటి మూలాలను కనుగొనగలరా? యాంటీబయాటిక్లు ప్లేగు, కురుపు దగ్గు (కాలి ఖాన్సి), డిఫ్తీరియా (గల్ ఘోటు) మరియు కుష్టు వ్యాధి (కుష్ట్ రోగ్) వంటి ప్రాణాంతక వ్యాధులను చికిత్స చేసే మన సామర్థ్యాన్ని గణనీయంగా మెరుగుపరచాయి, ఇవి ప్రపంచమంతటా మిలియన్ల మందిని చంపేవి. నేడు, యాంటీబయాటిక్లు లేని ప్రపంచాన్ని మనం ఊహించలేము.

10.2.3 రసాయనాలు, ఎంజైమ్లు మరియు ఇతర జీవసక్రియ అణువులు

సూక్ష్మజీవులు కొన్ని రసాయనాలు జైవిక ఆమ్లాలు, ఆల్కహాల్లు మరియు ఎంజైమ్ల వాణిజ్య మరియు పారిశ్రామిక ఉత్పత్తికి కూడా ఉపయోగించబడతాయి. ఆమ్ల ఉత్పాదకాల ఉదాహరణలు సిట్రిక్ ఆమ్లం యొక్క ఆస్పర్జిల్లస్ నైజర్ (ఒక శిలీంధ్రం), ఎసిటిక్ ఆమ్లం యొక్క అసిటోబాక్టర్ అసిటి (ఒక బ్యాక్టీరియం); బ్యూటిరిక్ ఆమ్లం యొక్క క్లోస్ట్రిడియం బ్యూటిలికం (ఒక బ్యాక్టీరియం) మరియు లాక్టిక్ ఆమ్లం యొక్క లాక్టోబాసిల్లస్ (ఒక బ్యాక్టీరియం).

ఈస్ట్ (సాకరోమైసెస్ సెరివిసియే) ఇథనాల్ వాణిజ్య ఉత్పత్తికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఎంజైమ్ల ఉత్పత్తికి కూడా సూక్ష్మజీవులు ఉపయోగించబడతాయి. లైపేస్లు డిటర్జెంట్ సూత్రీకరణలలో ఉపయోగించబడతాయి మరియు లాండ్రీ నుండి నూనె కళ్లను తొలగించడంలో సహాయపడతాయి. మార్కెట్ నుండి కొన్న బాటిల్ చేసిన పండ్ల రసాలు ఇంట్లో తయారు చేసిన వాటితో పోలిస్తే స్పష్టంగా ఉంటాయని మీరు గమనించి ఉండవచ్చు. ఎందుకంటే బాటిల్ చేసిన రసాలు పెక్టినేస్లు మరియు ప్రోటీజ్ల ఉపయోగం ద్వారా స్పష్టం చేయబడతాయి. స్ట్రెప్టోకోకస్ బ్యాక్టీరియం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన స్ట్రెప్టోకినేస్ మరియు జన్యు ఇంజనీరింగ్ ద్వారా మార్పు చేయబడినది, గుండెపోటుకు దారితీసిన మయోకార్డియల్ ఇన్ఫార్క్షన్ ఉన్న రోగుల రక్త నాళాల నుండి రక్తం గడ్డలను తొలగించడానికి ‘క్లాట్ బస్టర్గా’ ఉపయోగించబడుతుంది.

మరొక జీవసక్రియ అణువు, సైక్లోస్పోరిన్ ఎ, ఇది అవయవ మార్పిడి రోగులలో రోగనిరోధక శక్తిని అణిచివేసే ఏజెంట్గా ఉపయోగించబడుతుంది, ట్రైకోడెర్మా పాలిస్పోరం అనే శిలీంధ్రం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. మోనాస్కస్ పర్ప్యూరియస్ ఈస్ట్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన స్టాటిన్లు రక్తంలోని కొలెస్ట్రాల్ను తగ్గించే ఏజెంట్లుగా వాణిజ్యీకరించబడ్డాయి. ఇది కొలెస్ట్రాల్ సంశ్లేషణకు బాధ్యత వహించే ఎంజైమ్ను పోటీపడి నిరోధించడం ద్వారా పనిచేస్తుంది.

10.3 మురుగునీటి శుద్ధి చేయడంలో సూక్ష్మజీవులు

నగరాలు మరియు పట్టణాలలో ప్రతిరోజూ పెద్ద మొత్తంలో వ్యర్థ జలాలు ఉత్పత్తి అవుతాయని మనకు తెలుసు. ఈ వ్యర్థ జలాల ప్రధాన భాగం మానవ మలం. ఈ మునిసిపల్ వ్యర్థ జలాలను మురుగునీరు అని కూడా అంటారు. ఇందులో పెద్ద మొత్తంలో కర్బన పదార్థం మరియు సూక్ష్మజీవులు ఉంటాయి. వాటిలో చాలా వ్యాధికారకాలు. ఈ భారీ మొత్తంలో మురుగునీరు లేదా పట్టణ వ్యర్థ జలాలు ప్రతిరోజు ఎక్కడ పారవేయబడతాయని మీరు ఎప్పుడైనా ఆలోచించారా? దీనిని నదులు మరియు సెలయేరులు వంటి సహజ జలాశయాలలో నేరుగా విడుదల చేయలేము - ఎందుకు అనేది మీరు అర్థం చేసుకోగలరు. అందువల్ల, విడుదలకు ముందు, మురుగునీటిని మురుగునీటి శుద్ధి ప్లాంట్లు (STPs)లో తక్కువ కాలుష్య కారకంగా మార్చడానికి చికిత్స చేయబడుతుంది. వ్యర్థ జలాల చికిత్స మురుగునీటిలో సహజంగా ఉన్న హెటెరోట్రోఫిక్ సూక్ష్మజీవుల ద్వారా జరుగుతుంది. ఈ చికిత్స రెండు దశల్లో నిర్వహించబడుతుంది:

పటం 10.6 ద్వితీయ చికిత్స

ప్రాథమిక చికిత్స : ఈ చికిత్స దశలు ప్రాథమికంగా మురుగునీటి నుండి పెద్ద మరియు చిన్న కణాలను ఫిల్ట్రేషన్ మరియు అవక్షేపణ ద్వారా భౌతికంగా తొలగించడాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఇవి దశలవారీగా తొలగించబడతాయి; ప్రారంభంలో, తేలియాడే శిధిలాలు వరుస ఫిల్ట్రేషన్ ద్వారా తొలగించబడతాయి. అప్పుడు మట్టి మరియు చిన్న కంకరలు (గ్రిట్) అవక్షేపణ ద్వారా తొలగించబడతాయి. స్థిరపడిన అన్ని ఘనపదార్థాలు ప్రాథమిక బురదను ఏర్పరుస్తాయి, మరియు పై నిల్వ ద్రవం ప్రవాహిని (ఎఫ్లుఎంట్) ఏర్పరుస్తుంది. ప్రాథమిక సెట్లింగ్ ట్యాంక్ నుండి వచ్చే ప్రవాహిని ద్వితీయ చికిత్స కోసం తీసుకువెళతారు. ద్వితీయ చికిత్స లేదా జీవ చికిత్స : ప్రాథమిక ప్రవాహిని పెద్ద ఏరేషన్ ట్యాంక్లలోకి (పటం 10.6) పంపబడుతుంది, అక్కడ అది యాంత్రికంగా నిరంతరం కదిలించబడుతుంది మరియు దానిలోకి గాలి పంపబడుతుంది. ఇది ఉపయోగకరమైన ఏరోబిక్ సూక్ష్మజీవుల శక్తివంతమైన పెరుగుదలను ఫ్లాక్స్లుగా (బ్యాక్టీరియా సమూహాలు శిలీంధ్ర తంతువులతో సహా జాలకం వంటి నిర్మాణాలను ఏర్పరచడానికి) అనుమతిస్తుంది. పెరిగేటప్పుడు, ఈ సూక్ష్మజీవులు ప్రవాహిలోని కర్బన పదార్థంలో ప్రధాన భాగాన్ని వినియోగిస్తాయి. ఇది ప్రవాహి యొక్క BOD (బయోకెమికల్ ఆక్సిజన్ డిమాండ్)ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. BOD అనేది ఒక లీటరు నీటిలోని అన్ని కర్బన పదార్థం బ్యాక్టీరియా ద్వారా ఆక్సీకరణం చేయబడినట్లయితే వినియోగించబడే ఆక్సిజన్ మొత్తాన్ని సూచిస్తుంది. BOD తగ్గించబడే వరకు మురుగునీటికి చికిత్స ఇవ్వబడుతుంది. BOD పరీక్ష నీటి నమూనాలో సూక్ష్మజీవుల ద్వారా ఆక్సిజన్ గ్రహణ