Papel de los microbios en el bienestar humano

1. Microbios en productos para el hogar –

Los microorganismos como Lactobacillus y otros comúnmente llamados bacterias del ácido láctico (LAB) crecen en la leche y la convierten en cuajada. LAB produce ácidos que coagulan y digieren parcialmente las proteínas de la leche. También mejora su calidad nutricional al aumentar la vitamina B 12. También en nuestro estómago, los LAB juegan un papel muy beneficioso en el control de enfermedades que causan microbios.

El dosa y el idli también son fermentados por bacterias. La masa, que se utiliza para hacer pan, se fermenta con levadura de panadería (Saccharomyces cerevisiae). Una serie de bebidas y alimentos tradicionales también se hacen por fermentación por los microbios. Toddy una bebida tradicional de algunas partes del sur de la India se hace fermentando savia de palmeras

Los microbios también se usan para fermentar pescado, soja y brotes de bambú para hacer alimentos. El queso es uno de los alimentos más antiguos en los que se utilizaron microbios. Los agujeros grandes en queso suizo se deben a la producción de una gran cantidad de CO2 por una bacteria llamada Propionibacterium sharmanii. El queso Roquefort se maduran al cultivar hongos específicos en ellos, lo que les da un sabor particular.

2. Microbios en productos industriales –

En la industria, los microbios se utilizan para sintetizar una serie de productos valiosos para los seres humanos. Las bebidas y los antibióticos son algunos ejemplos. La producción a escala industrial requiere el crecimiento de microbios en recipientes muy grandes llamados fermentadores.

A) Bebidas fermentadas –

Los microbios como la levadura se utilizan para la producción de bebidas como vino, cerveza, whisky, brandy o ron La misma levadura Saccharomyces cerevisiae usada para hacer pan y comúnmente llamada levadura de cerveza, se usa para fermentar cereales malteados y jugos de frutas, para producir etanol. El vino y la cerveza se producen sin destilación, mientras que el whisky, el brandy y el ron se producen por destilación del caldo fermentado.

B) Antibióticos –

Anti es una palabra griega que significa contra & # 39 ;, y bio significa vida & # 39 ;, juntos significan contra la vida (en el contexto de organismos causantes de enfermedades); mientras que con referencia a los seres humanos, son pro vida y no en contra. Los antibióticos son sustancias químicas, que son producidas por algunos microbios y pueden matar o retrasar el crecimiento de otros microbios (que causan enfermedades).

Alexander Fleming, mientras trabajaba en la bacteria Staphylococci, observó una vez que crecía un moho en una de sus placas de cultivo sin lavar alrededor de las cuales Staphylococci no podía crecer. Descubrió que se debía a un químico producido por el moho y lo llamó Penicilina después del moho Penicillium notatum. Ernest Chain y Howard Florey establecieron todo su potencial como antibiótico eficaz. Este antibiótico se usó ampliamente para tratar a soldados estadounidenses heridos en la Segunda Guerra Mundial. Fleming, Chain y Florey recibieron el Premio Nobel en 1945, por este descubrimiento.

Los antibióticos han mejorado enormemente nuestra capacidad para tratar enfermedades mortales como la peste, la tos ferina (kali khansi), la difteria (gal ghotu) y la lepra (kusht rog), que solía matar a millones de personas en todo el mundo. globo. Hoy, no podemos imaginar un mundo sin antibióticos.

C) Productos químicos, enzimas y otras moléculas bioactivas –

• Aspergillus niger (un hongo) produce ácido cítrico,
• Acetobacter aceti (una bacteria) produce ácido acético
• Clostridium butylicum (una bacteria) produce ácido butírico
• Lactobacillus (una bacteria) produce ácido láctico.
• La levadura ( Saccharomyces cerevisiae ) se utiliza para la producción comercial de etanol .
• Las enzimas como las lipasas se usan en formulaciones de detergentes y son útiles para eliminar las manchas de grasa de la ropa. Los jugos embotellados se aclaran mediante el uso de pectinasas y proteasas.
• La estreptoquinasa producida por la bacteria Streptococcus y modificada por ingeniería genética es utilizado como destructor de coágulos para eliminar coágulos de los vasos sanguíneos de pacientes que han sufrido una infracción miocárdica que conduce a un ataque cardíaco.
• La ciclosporina A, que se utiliza como agente inmunosupresor en pacientes con trasplante de órganos, es producida por el hongo Trichoderma polysporum .
• Las estatinas producidas por la levadura Monascus purpureus se han comercializado como sangre -agentes reductores del colesterol. Actúa inhibiendo competitivamente la enzima responsable de la síntesis de colesterol.

3. M icrobes en el tratamiento de aguas residuales –

Las aguas residuales municipales, incluidas las excretas humanas, también se denominan aguas residuales. Contiene grandes cantidades de materia orgánica y microbios. Muchos de los cuales son patógenos. Esto no puede descargarse en cuerpos de agua naturales como ríos y arroyos directamente. Antes de la eliminación, por lo tanto, las aguas residuales se tratan en plantas de tratamiento de aguas residuales (STP) para que sea menos contaminante. El tratamiento de las aguas residuales se realiza mediante los microbios heterotróficos presentes de forma natural en las aguas residuales. Este tratamiento se lleva a cabo en dos etapas:

Tratamiento primario : Estos pasos de tratamiento implican básicamente la eliminación física de partículas, grandes y pequeñas, de las aguas residuales a través de filtración y sedimentación. Estos se eliminan por etapas; Inicialmente, los desechos flotantes se eliminan por filtración secuencial. Luego, la arena (tierra y pequeños guijarros) se eliminan por sedimentación. Todos los sólidos que se depositan forman el lodo primario, y el sobrenadante forma el efluente. El efluente del tanque de sedimentación primario se toma para un tratamiento secundario.

Tratamiento secundario o tratamiento biológico : el efluente primario se pasa a grandes tanques de aireación donde se agita mecánicamente constantemente y se bombea aire. Esto permite el crecimiento vigoroso de microbios aeróbicos útiles en flóculos (masas de bacterias asociadas con filamentos fúngicos para formar estructuras similares a mallas). Mientras crecen, estos microbios consumen la mayor parte de la materia orgánica en el efluente. Esto reduce significativamente la DBO (demanda bioquímica de oxígeno) del efluente. La DBO se refiere a la cantidad de oxígeno que se consumiría si toda la materia orgánica en un litro de agua fuera oxidada por bacterias. El agua residual se trata hasta que se reduce la DBO. La prueba de DBO mide la tasa de absorción de oxígeno por parte de los microorganismos en una muestra de agua y, por lo tanto, indirectamente, la DBO es una medida de la materia orgánica presente en el agua. Cuanto mayor es la DBO de las aguas residuales, mayor es su potencial contaminante. Una vez que la DBO de las aguas residuales o aguas residuales se reduce significativamente, el efluente se pasa a un tanque de sedimentación donde la bacteria flocs se les permite sedimentar. Este sedimento se llama lodo activado. Una pequeña parte del lodo activado se bombea nuevamente dentro del tanque de aireación para servir como inóculo. La parte principal restante del lodo se bombea a grandes tanques llamados digestores anaerobios de lodo. Aquí, otros tipos de bacterias, que crecen anaeróbicamente, digieren las bacterias y los hongos en el lodo. Durante esta digestión, las bacterias producen una mezcla de gases como metano, sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono. Estos gases forman biogás y pueden usarse como fuente de energía, ya que es inflamable.

4. M icrobes en la producción de biogás –

El biogás es una mezcla de gases (que contiene predominantemente metano) producido por los microbios y que se puede utilizar como combustible. Ciertas bacterias, que crecen anaeróbicamente en el material celulósico, producen una gran cantidad de metano junto con CO2 y H2. Estas bacterias se denominan colectivamente metanógenos, y una de esas bacterias comunes es Methanobacterium. Estas bacterias se encuentran en el lodo anaeróbico durante el tratamiento de aguas residuales. Estas bacterias también están presentes en el rumen (una parte del estómago) del ganado. Una gran cantidad de material celulósico presente en los alimentos del ganado también está presente en el rumen. En el rumen, estas bacterias ayudan en la descomposición de la celulosa y juegan un papel importante en la nutrición del ganado. Por lo tanto, la excreta (estiércol) del ganado, comúnmente llamada gobar, es rica en estas bacterias. El estiércol se puede usar para generar biogás, comúnmente llamado gas gobar.

La planta de biogás consta de un tanque de hormigón (10 – 15 pies de profundidad) en el que se recolectan los desechos biológicos y se alimenta una suspensión de estiércol. Se coloca una cubierta flotante sobre la lechada, que sigue subiendo a medida que se produce el gas en el tanque debido a la actividad microbiana. La planta de biogás tiene una salida, que está conectada a una tubería para suministrar biogás a las casas cercanas. La lechada gastada se elimina a través de otra salida y puede usarse como fertilizante. El estiércol de ganado está disponible en grandes cantidades en áreas rurales donde el ganado se utiliza para una variedad de propósitos. Entonces, las plantas de biogás son más después de la construcción en las zonas rurales. El biogás así producido se utiliza para cocinar e iluminar.

La tecnología de producción de biogás se desarrolló en India principalmente debido a los esfuerzos del Instituto de Investigación Agrícola de la India (IARI) y la Comisión de Industrias Khadi y Village (KVIC).

5. M icrobes como agente de biocontrol –

El biocontrol se refiere al uso de métodos biológicos para controlar las enfermedades de las plantas. y plagas. El uso de productos químicos como insecticidas y pesticidas causa un gran daño. Estos productos químicos son tóxicos y extremadamente dañinos, tanto para los seres humanos como para los animales, y han contaminado nuestro medio ambiente (suelo, agua subterránea), frutas, verduras y plantas de cultivo. Nuestro suelo también está contaminado por el uso de herbicidas para eliminar las malas hierbas.

Control biológico de plagas y enfermedades : es un método para controlar las plagas que se basa en la depredación natural en lugar de los productos químicos introducidos. Una creencia clave del agricultor orgánico es que la biodiversidad promueve la salud. El agricultor orgánico trabaja para crear un sistema donde los insectos que a veces se llaman plagas no se erradican, sino que se mantienen en niveles manejables mediante un complejo sistema de controles y equilibrios dentro de un ecosistema vivo y vibrante. Este es un enfoque holístico que busca desarrollar una comprensión de las redes de interacción entre la miríada de organismos que constituyen el campo de la fauna y la flora.

El escarabajo muy familiar con marcas rojas y negras: la mariquita y las libélulas son útiles para deshacerse de los pulgones y los mosquitos, respectivamente.

Un ejemplo de agentes de biocontrol microbiano que se pueden introducir para controlar las orugas de las mariposas es la bacteria Bacillus thuringiensis (a menudo escrita como Bt). Estos están disponibles en bolsitas como esporas secas que se mezclan con agua y se rocían sobre plantas vulnerables como la brassica y los árboles frutales, donde las larvas de insectos las comen. En el intestino de las larvas, se libera la toxina y las larvas mueren.

Un control biológico que se está desarrollando para su uso en el tratamiento de enfermedades de las plantas es el hongo Trichoderma. Las especies de Trichoderma son hongos de vida libre que son muy comunes en los ecosistemas de raíces. Los baculovirus (género Nucleopolyhedrovirus) son patógenos que atacan a los insectos y otros artrópodos. Estos virus son excelentes candidatos para aplicaciones insecticidas de espectro estrecho y específicas de especie. Los insectos beneficiosos se están conservando para ayudar en un programa general de manejo integrado de plagas (MIP), o cuando se está tratando un área ecológicamente sensible.

6. Microbios como biofertilizantes –

Los biofertilizantes son organismos que enriquecen la calidad de los nutrientes del suelo. Las principales fuentes de biofertilizantes son bacterias, hongos y cianobacterias.

• Los nódulos en las raíces de las plantas leguminosas formadas por la asociación simbiótica de Rhizobium. Estas bacterias fijan el nitrógeno atmosférico en formas orgánicas, que la planta utiliza como nutriente. Otras bacterias pueden fijar el nitrógeno atmosférico mientras viven libremente en el suelo (por ejemplo, Azospirillum y Azotobacter), lo que enriquece el contenido de nitrógeno del suelo.
• También se sabe que los hongos forman asociaciones simbióticas con las plantas (micorrizas). Muchos miembros del género Glomus forman micorrizas. El simbionte fúngico en estas asociaciones absorbe el fósforo del suelo y lo pasa a la planta. Las plantas que tienen tales asociaciones también muestran otros beneficios, como la resistencia a los patógenos transmitidos por las raíces, la tolerancia a la salinidad y la sequía, y un aumento general en el crecimiento y desarrollo de las plantas.
• Las cianobacterias son microbios autótrofos ampliamente distribuidos en ambientes acuáticos y terrestres, muchos de los cuales pueden fijar el nitrógeno atmosférico, por ejemplo, Anabaena, Nostoc, Oscillatoria, etc. En los arrozales , las cianobacterias sirven como un importante biofertilizante. Las algas verdeazuladas también agregan materia orgánica al suelo y aumentan su fertilidad. Actualmente, en nuestro país, hay una serie de biofertilizantes disponibles comercialmente en el mercado y los agricultores los usan regularmente en sus campos para reponer los nutrientes del suelo y reducir la dependencia de los fertilizantes químicos.

Terminología importante –

Fermentadores – La producción de bebidas y antibióticos a escala industrial requiere microbios en crecimiento en recipientes muy grandes llamados fermentadores.

Antibióticos – Los antibióticos son sustancias químicas que son producidas por algunos microbios y pueden matar o retrasar el crecimiento de otros microbios (causantes de enfermedades).

Tratamiento primario : el paso de tratamiento de las aguas residuales para la eliminación física de partículas, grandes y pequeñas, de las aguas residuales a través de filtración y sedimentación se denomina tratamiento primario.

Tratamiento secundario o tratamiento biológico : Después del tratamiento primario, el efluente primario se pasa a grandes tanques de aireación donde se agita mecánicamente constantemente y se bombea aire asociado con hongos. filamentos para formar mallas como estructuras).

BOD (demanda bioquímica de oxígeno) -BOD se refiere a la cantidad de oxígeno que se consumiría si toda la materia orgánica en un litro de agua se oxidara bacterias

Lodos activados – Una vez que la DBO de las aguas residuales o residuales se reduce significativamente, el efluente se pasa a un tanque de sedimentación donde la bacteria flocs se les permite sedimentar. Este sedimento se llama lodo activado.

Digestores anaerobios de lodo – Una pequeña parte del lodo activado se bombea nuevamente dentro del tanque de aireación para servir como inóculo. La parte principal restante del lodo se bombea a grandes tanques llamados digestores de lodo anaeróbicos, donde las bacterias anaerobias y los hongos digieren el lodo.

Metanógenos – Ciertas bacterias, que crecen anaeróbicamente en material celulósico, producen una gran cantidad de metano junto con CO2 y H2. Estas bacterias se denominan colectivamente metanógenos.

Biocontrol se refiere al uso de métodos biológicos (que usan agentes biológicos para la depredación natural) para controlar enfermedades y plagas de plantas, en lugar de usar productos químicos.

Biofertilizantes – En la agricultura, los biofertilizantes son organismos que enriquecen la calidad de los nutrientes del suelo.

Agricultura orgánica -La agricultura mediante el uso de solo biofertilizantes se llama agricultura orgánica porque existen problemas de contaminación, asociados con el uso excesivo de fertilizantes químicos. Las principales fuentes de biofertilizantes son bacterias, hongos y cianobacterias.

Micorrizas – La asociación simbiótica de hongos con plantas que ayuda a las plantas a absorber el fósforo del suelo, se llama micorriza. Muchos miembros del género Glomus forman micorrizas.

Cianobacterias -Las cianobacterias son microbios autótrofos ampliamente distribuidos en ambientes acuáticos y terrestres, muchos de los cuales pueden fijar nitrógeno atmosférico, por ejemplo, Anabaena, Nostoc, Oscillatoria, etc.

Anup Singh Yadav M.Sc. M.Ed. M.Phil. Profesor NET en Biología