باکتری ها و ویروس ها

اختصاصی از کوشا فایل باکتری ها و ویروس ها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود "پایین مطلب:

فرمت فایل: word (قابل ویرایش)

تعداد صفحه:9

باکتری ها   و   ویروس ها

مقدمه

در عمل باکتریهایی که دارای خواص یکسانی باشند بندرت یافت می‌شوند، حتی باکتریهایی که از یک سلول منشا می‌گیرند ممکن است از نظر یک یا چند صفت با یکدیگر متفاوت باشند. این تفاوتها نتیجه تغییراتی است که به علت جهش ژنی یا موتاسیون در سلولهای باکتریایی پدید می‌آید. این باکتریهای تغییر یافته ، موتانت Mutant نامیده می‌شوند که از نظر بعضی از خواص نظیر ساختمان آنتی ‌ژن ، حساسیت در مقابل آنتی بیوتیکها و ... با سایر باکتریهای مشابه اختلاف دارند.

سهولت تغییرپذیری در باکتریها مربوط به سرعت تقسیم آنهاست. زمان تقسیم یا مدت زمانی که برای تولید یک سلول جدید در باکتریها لازم است، حدود 2 دقیقه و در مورد انسان 20 سال است. مثلا یک سلول باکتری در مدت 18 ساعت 54 نسل بوجود می‌آورد. درحالیکه برای ایجاد همین تعداد نسل انسان بیش از 1000 سال زمان لازم است. پس جهش ژنی در باکتریها نسبت به موجودات عالی خیلی سریع و قابل ملاحظه است.

 

تفاوت یوکاریوتها با باکتریها

در کره خاکی تنها دو نوع سلول توسط کلیه ارگانیسمهای زنده تولید می‌شود. سلولهای پروکاریوت (یا هسته ابتدایی). در این گروه هسته ، فاقد غشا است و شامل کلیه باکتریهاست. پروکاریوتها شامل یو‌باکتریها (باکتریهای حقیقی) و آرکئی باکترها (باکتریهای قدیمی) است. اما گروه دیگر یوکاریوتها هستند که دارای غشای هسته و هسته حقیقی می‌باشند. اینگونه هسته در تمام ارگانیسمهای دیگر مانند Algae (جلبکها) Fungi (قارچها) ، پروتوزوئرها (protozoa) و گیاهان (Plant) و جانوران (Animals) یافت می‌شود. پاتوژنهای انسانی تنها در میان یوباکتریها یافت می‌شوند.

مشخصات سلول باکتری

اکثر باکتریها پوشش سلولی (cell envelope) تولید می‌کنند که شامل غشای پلاسمایی ، دیواره سلولی (cell wall) و پروتئینها و پلی ساکاریدهای تشکیل دهنده آن می‌باشد. بعضی از باکتریها کپسول یا لایه چسبنده تولید می‌کنند. فیلامانهای خارجی (فلاژل و پیلی) ممکن است در باکتریها بوجود آید. دیواره سلولی ، ساختمان سخت و مقاومی است که پروتوپلاست را احاطه کرده و آن را از آسیب فیزیکی و شرایط کاهش فشار اسمزی محیط خارج حفاظت می‌کند. معمولا به باکتری اجازه می‌دهد تا در برابر سطح وسیعی از شرایط محیطی ایستادگی کند پروتوپلاست از غشای سیتوپلاسمی و محتویات آن تشکیل شده است.

از نظر محتویات سلولی ، باکتریها سلولهای ساده‌ای هستند. ساختمان اصلی سیتوپلاسم آنها شامل شبکه فیبریلی کروماتین مرکزی یا نوکلئوتید (Nucleoid) می‌باشد که توسط سیتوپلاسم بی‌شکل حاوی ریبوزوم‌ها احاطه شده‌است. اجسام انکلوزیون سیتوپلاسمی یا گرانولهای ذخیره انرژی ، بسته به گونه‌های باکتری ماهیت شیمیایی متفاوتی دارند و مقدار آنها به مرحله رشد و محیط بستگی دارد. بعضی از ساختمانهای سلولی از قبیل آندوسپورها فقط به تعداد کمی از باکتریها محدود می‌شوند.

 

طبقه بندی باکتریها

باکتریهای پست

پاورپوینت گوناگونی جانداران

اختصاصی از کوشا فایل پاورپوینت گوناگونی جانداران دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پاورپوینت گوناگونی جانداران با بیست اسلاید قابل ویرایش می باشد که مربوط به درس یازدهم کتاب نهم علوم می باشد 

مباحث این پاورپوینت :

گروه بندی این جانداران 

باکتری 

آغازیان 

ویروس ها 

و غیره 

با تصاویر زیبا 

با تشکر از شما.

دانلودتحقیق درباره ی باکتری و ویروس

اختصاصی از کوشا فایل دانلودتحقیق درباره ی باکتری و ویروس دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 9

باکتری ها و ویروس ها

مقدمه

در عمل باکتریهایی که دارای خواص یکسانی باشند بندرت یافت می‌شوند، حتی باکتریهایی که از یک سلول منشا می‌گیرند ممکن است از نظر یک یا چند صفت با یکدیگر متفاوت باشند. این تفاوتها نتیجه تغییراتی است که به علت جهش ژنی یا موتاسیون در سلولهای باکتریایی پدید می‌آید. این باکتریهای تغییر یافته ، موتانت Mutant نامیده می‌شوند که از نظر بعضی از خواص نظیر ساختمان آنتی ‌ژن ، حساسیت در مقابل آنتی بیوتیکها و ... با سایر باکتریهای مشابه اختلاف دارند.سهولت تغییرپذیری در باکتریها مربوط به سرعت تقسیم آنهاست. زمان تقسیم یا مدت زمانی که برای تولید یک سلول جدید در باکتریها لازم است، حدود 2 دقیقه و در مورد انسان 20 سال است. مثلا یک سلول باکتری در مدت 18 ساعت 54 نسل بوجود می‌آورد. درحالیکه برای ایجاد همین تعداد نسل انسان بیش از 1000 سال زمان لازم است. پس جهش ژنی در باکتریها نسبت به موجودات عالی خیلی سریع و قابل ملاحظه است.

تفاوت یوکاریوتها با باکتریها

در کره خاکی تنها دو نوع سلول توسط کلیه ارگانیسمهای زنده تولید می‌شود. سلولهای پروکاریوت (یا هسته ابتدایی). در این گروه هسته ، فاقد غشا است و شامل کلیه باکتریهاست. پروکاریوتها شامل یو‌باکتریها (باکتریهای حقیقی) و آرکئی باکترها (باکتریهای قدیمی) است. اما گروه دیگر یوکاریوتها هستند که دارای غشای هسته و هسته حقیقی می‌باشند. اینگونه هسته در تمام ارگانیسمهای دیگر مانند Algae (جلبکها) Fungi (قارچها) ، پروتوزوئرها (protozoa) و گیاهان (Plant) و جانوران (Animals) یافت می‌شود. پاتوژنهای انسانی تنها در میان یوباکتریها یافت می‌شوند.

مشخصات سلول باکتری

اکثر باکتریها پوشش سلولی (cell envelope) تولید می‌کنند که شامل غشای پلاسمایی ، دیواره سلولی (cell wall) و پروتئینها و پلی ساکاریدهای تشکیل دهنده آن می‌باشد. بعضی از باکتریها کپسول یا لایه چسبنده تولید می‌کنند. فیلامانهای خارجی (فلاژل و پیلی) ممکن است در باکتریها بوجود آید. دیواره سلولی ، ساختمان سخت و مقاومی است که پروتوپلاست را احاطه کرده و آن را از آسیب فیزیکی و شرایط کاهش فشار اسمزی محیط خارج حفاظت می‌کند. معمولا به باکتری اجازه می‌دهد تا در برابر سطح وسیعی از شرایط محیطی ایستادگی کند پروتوپلاست از غشای سیتوپلاسمی و محتویات آن تشکیل شده است.از نظر محتویات سلولی ، باکتریها سلولهای ساده‌ای هستند. ساختمان اصلی سیتوپلاسم آنها شامل شبکه فیبریلی کروماتین مرکزی یا نوکلئوتید (Nucleoid) می‌باشد که توسط سیتوپلاسم بی‌شکل حاوی ریبوزوم‌ها احاطه شده‌است. اجسام انکلوزیون سیتوپلاسمی یا گرانولهای ذخیره انرژی ، بسته به گونه‌های باکتری ماهیت شیمیایی متفاوتی دارند و مقدار آنها به مرحله رشد و محیط بستگی دارد. بعضی از ساختمانهای سلولی از قبیل آندوسپورها فقط به تعداد کمی از باکتریها محدود می‌شوند.

طبقه بندی باکتریها

باکتریهای پست

این باکتریها تک یاخته‌ای بوده و اگر کروی یا بیضوی باشند، کوکوس و اگر میله‌ای شکل یا دراز باشند، باسیل و اگر خمیده باشند ویبریون و چنانچه مارپیچی شکل و غیرقابل انعطاف باشند، اسپریل و اگر فنری و قابل انعطاف باشند، اسپیروکت نامیده می‌شوند.

باکتریهای عالی یا رشته‌ای

این باکتریها رشته مانند و اغلب غلاف‌دار هستند و اغلب اوقات شاخه‌های حقیقی ایجاد کرده ، میسلیوم تشکیل می‌دهند و چون تشکیلات منشعب ایجاد می‌کنند، لذا اکتینومیست نامیده می‌شوند. بنابراین باکتریها از نظر شکل به 6 گروه گرد ، دراز ، خمیده ، مارپیچی ، فنری و منشعب تقسیم می‌شوند.

اجزای ساختمانی باکتریها

فلاژلها (Flagella)

فلاژلها ، فیلامانهای پروتئینی به طول و قطر یکنواخت می‌باشند و موجب تحرک شبیه به شنای سریع و مستقل اغلب باکتریها پاتوژنیک می‌گردند فلاژل در سه قسمت فیلامان ، قلاب و جسم پایه تشکیل شده است. پایه فلاژل در غشای پلاسمایی قرار گرفته است. لنگرگاه و تعداد فلاژل در باکتریها فرق خواهد کرد.

فیمبریاها

فیمبریاها که پیلی هم نامیده می‌شوند، فیبریلهای شبیه مو هستند به اندازه 0.004 تا 0.008 میکرون هستند. این ارگانل با میکروسکوپ الکترونی در سطح باکتریهای مختلف قابل رویت هستند. آنها مستقیم‌تر ، نازکتر و کوتاهتر از فلاژلها هستند. این رشته‌ها در غشای پلاسمایی سلول میکروبی لنگر می‌اندازد.

هسته باکتری

هسته سلول را میتوان بعد از رنگ آمیزی اختصاصی با میکروسکوپ نوری مشاهده کرد. در مقایسه با سلولهای عالی مواد ژنتیکی باکتریها و سایر سلولهای پست پراکنده ، ساده و بدون پوشش و کروموزوم حلقوی است غشای هسته وجود ندارد و کروموزوم به مزوزوم فرورفته در غشای سیتوپلاسمی چسبیده است. در سالهای اخیر پروتئینهای شبیه هیستون در باکتریها کشف شده است که احتمالا نقش مشابه هیستونها را در کروماتینهای سلولهای یوکاریوت ایفا می‌کنند.

سیتوپلاسم

بیش از 50 درصد پروتئین سلول در سیتوپلاسم قرار دارد و آنزیمهای متابولیسمی راههای گلیکولیز و بسیاری از آنزیمهای چرخه کربس ، انواع کاتالازها ، دهیدروژنازها ، و مواد حد واسط چرخه های متابولیکی در سیتوپلاسم وجود دارد. روابط اتمی ، یونی و الکترونی بین ترکیبهای مختلف سیتوپلاسمی با نظم خاص فعالیتهای حیاتی را ظاهر می‌سازد.

پوشش سلول (Cellenvelope)

کپسول و لعاب (Capsoles)

قدرت بیماری‌زایی پاتوژنها اغلب با تولید کپسول همراه است. باکتریهای کپسول‌دار در محیط جامد ، کلنیهای مخاطی (Mucoid) یا صاف (Smooth) می‌سازند. در مقابل باکتریهای فاقد کپسول کلنیهای خشن (Rough) دارند. اگر باکتری قدرت کپسول‌سازی خودش را از دست بدهد در مقابل قدرت ویرولانس (بیماریزایی) خود را از دست داده و در مقابل دستگاه ایمنی بدن میزبان تاب مقاومت نخواهد داشت.

دیواره سلولی

دیواره سلولی باکتریها بی‌نهایت پیچیده است و لایه سفت و سختی را در اطراف باکتریها ایجاد می‌کند که سلول را از گسیختگی و متلاشی شدن در مقابل فشار اسمزی خارج سلول محافظت می‌کند. همچنین دیواره محل تجمع عوامل آنتی‌ ژن می‌باشد که باکتریها را توسط این آنتی ‌ژنها از هم تمیز می‌دهند. باکتریها با روش رنگ‌آمیزی گرم (Gram stain) به دو دسته تقسیم می‌شوند.گرچه هر دو گروه یعنی باکتریهای گرم مثبت و منفی دارای دیواره می‌باشند ولی فرق بین این دو گروه مربوط به خواصی است که در ساختمان دیواره سلولی آنها وجود دارد. اساس ساختمان در دیواره سلولی باکتریهای گرم مثبت یک لایه ضخیمی است از پپتیدوگلیکان (Poptidoglycan) ، ولی در باکتریهای گرم منفی ضخامت آن به حداقل می‌رسد.

غشای سیتوپلاسمی

غشای سیتوپلاسمی غشای داخلی نیز نامیده می‌شود. غشای سیتوپلاسمی باکتریها مشخص بوده و از فسفو لیپید و پروتئین ساخته شده است. این غشا در پروکاریوتها از غشای سیتوپلاسمی در یوکاریوتها به علت نداشتن استرول متمایز می‌شود. چین‌خوردگیهای غشای سیتوپلاسمی به درون سلول ساختارهای ویژه‌ای به نام مزوزوم ایجاد می‌کند که کروموزومهای باکتریها به مزوزومها متصل هستند. غشا همچنین به عنوان یک سد اسمزی برای سلول عمل می‌کند و دارای سیتوپلاسم انتقال دهنده برای مواد محلول است و انتقال تولیدات سلولی را در مقابل با محیط خارج سلولی تنظیم می‌کنند.

تولیدمثل باکتری

باکتریها به روشهای تقسیم مستقیم ، آمیختگی ، قطعه قطعه شدن یا بوسیله کنیدی و همچنین جوانه زدن تکثیر می‌یابند. برخی باکتریها توانایی ایجاد هاگ درونی را دارند. هاگ سبب مقاومت باکتری در برابر عوامل نامساعد محیط می‌شود. هر باکتری فقط یک هاگ می‌سازد و از هر هاگ یک باکتری بوجود می‌آید.

بکارگیری باکتری های همزیست در درمان سرطان و ایدز

محققان با استفاده از باکتری های موجود در اسفنج ها و سایر جانداران کوچک دریایی درمان تازه ای برای بیماری های لاعلاجی چون سرطان و ایدز کشف کردند.به گزارش خبرگزاری مهر، در این مطالعه که در نشریه آن لاین Nature Chemical Biology به چاپ رسیده است، باکتری های همزیستی که در آبدزدک های دریایی و سایر موجودات دریازی دیگر زندگی می کنند، بررسی شدند.

باکتری های همزیست 46 گونه آبدزدک در نواحی گرمسیری اقیانوس آرام نزدیک به گینه نو بررسی شد. این باکتری ها با تولید مواد شیمیایی خاص به این جانداران کمک می کنند تا با شکارچیانشان بجنگند. بعضی از این ترکیبات شیمیایی خاصیت ضد سرطان دارند اگرچه تولید آنها در مقادیر زیاد عملا غیر ممکن است.

بر اساس گزارش sciencedaily آبدزدک دریایی با باکتری های مختلفی همزیست است. با شبیه سازی سازوکار تولید ترکیبات شیمیایی توسط این باکتری های همزیست در بدن آبدزدک دریایی می توان به درمان های تازه و طبیعی با حداقل عوارض جانبی برای بیماری های ژنتیکی دست یافت. یعنی با استخراج این باکتری ها از بدن حیوانات، گرفتن DNA آنها و القای تولید ترکیبات خواسته از طریق دستکاری های ژنتیکی می توان خوشبین بود که بسیاری از بیماری ها را درمان کرد.

دکتر Eric W. Schmidt استادیار شیمی پزشکی در دانشگاه یوتا اظهار امیدواری کرد با استفاده از دستکاری های ژنتیکی این باکتری ها برای تولید این ترکیبات شیمیایی معجزه گر، می توان با بیماری هایی مانند سرطان و ایدز مقابله کرد. به این تزتیب تنها با استفاده از القا یک جهش در مولکول DNA این باکتری ها می توان ترکیباتی کاملا طبیعی برای درمان بیماری های لاعلاج تولید کرد.

شناسایی باکتری با قابلیت احیای خودکار در آرسنیک

محققان فرانسوی از کشف گونه ای از باکتری ها خبردادند که قادر است خود را در محیط‌های طبیعی فوق العاده شدید نظیر آرسنیک احیا کند.

به گزارش خبرگزاری مهر، محققان مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه امیدوار هستند تا این کشف جدید به شکل گیری روشی نوین برای بررسی دقیق محیط های آلوده به چنین موادی منجر شود.

تا پیش از این یافتن راه هایی برای بررسی دقیق محیط های طبیعی آلوده به آرسنیک مخصوصا محیط های زیرآبی چالش اصلی محققان بوده است.

گروه محققان در مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه برای رسیدن به این منظور بر روی مطالعات مولکول ژنتیکی، میکروبیولوژی و ژنومیک تحقیق کرده و در عین حال ژنوم آرسنیک را در مورد مطالعه دقیق قرار دادند و دریافتند که این باکتری از قابلیت مهم احیای خودکار در چنین محیط هایی برخوردار است.

پروژه کارآفرینی وطرح توجیهی کارگاه تولید پارچه خود تمیز کن و ضد باکتری

اختصاصی از کوشا فایل پروژه کارآفرینی وطرح توجیهی کارگاه تولید پارچه خود تمیز کن و ضد باکتری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود پروژه کارآفرینی  وطرح توجیهی کارگاه تولید پارچه خود تمیز کن و ضد باکتری بافرمت ورد وقابل ویرایش تعدادصفحات 40

این پروژه کار آفرینی هم در قالب درس کار آفرینی دانشجویان عزیز قابل ارائه میباشد و هم میتوان به عنوان طرح توجیهی برای دریافت وام های اشتغالزایی به سازمان مورد تقاضا ارائه نمود

خلاصه طرح :

در این طرح به بررسی تولید پارچه خود تمیز کن و ضد باکتری پرداخته شده است ، برای بررسی طرح از روش های آماری و اقتصادی و برآورد های مالی استفاده شده است ، این طرح شامل چهار فصل میباشد ، فصل اول به بیان کلیاتی از قبیل مقدمه ، تاریخچه ، مجوز های قانونی مورد نیاز ، وضعیت بازار ، میزان واردات و صادرات و ... پرداخته است ، فصل دوم به بیان روش انجام کار پرداخته است ، بازدید از واحد کاری مشابه ، نیروی انسانی ، نحوه تامین سرمایه و ... از جمله عناوین موجود در این فصل میباشد ، فصل سوم به بررسی طرح از دیدگاه اقتصادی پرداخته است ( طرح توجیهی یا BP ) ، عناوینی از قبیل نیروی انسانی مورد نیاز ، میزان سرمایه گذاری ، مواد اولیه مورد نیاز ، ماشین آلات مورد نیاز و ... از جمله عناوین موجود در این فصل میباشد ، در نهایت فصل چهارم به بیان نتیجه اجرای طرح می پردازد .              فصل اول کلیات       1- 1 مقدمه :  محصول مورد نظر طرح پارچه خود تمیز کن و ضد باکتری می باشد که که نانو ذرات تیتانیوم با پوشش نقره با قرار گرفتن بر روی پارچه و پوشاندن سطح آن ها مانع از کثیف شدن و همچنین آلوده شدن آن ها به باکتری می گردد . مخلوط این الیاف و نانو روکش های نقره موجود در این پارچه ها می تواند لکه ها ، کثیفی ، بو و باکتری و گازهای مضر را تجزیه و متلاشی کند .  این نوع پوشاک می تواند به طور چشمگیری منجر به کاهش فرآیند شست و شو شده و در نتیجه در محافظت محیط زیست نقش مهمی ایفا کند . علاوه بر این ، پارچه های مذکور دارای خاصیت محافظت کنندگی در برابر UV هستند . این فرآیند بدون اینکه نرمی و قابلیت تنفس پارچه را کاهش دهد باعث دوام بسیار عالی پارچه در برابر شست و شو و کارکرد معمولی آن می شود .  نانو نقره یکی از پرکاربردترین محصولات نانوتکنولوژی است که به داشتن خصوصیات آنتی میکروبیالی مشهور بوده و به عنوان یک کاتالیست قادر است بیش از 650 گونه باکتری ، ویروس و قارچ را از بین ببرد . نانو نقره در عین دارا بودن چنین خصوصیاتی در صورت تماس با پوست انسان ایجاد حساسیت نمی کند . با استفاده از نانو نقره می توان خصوصیات منحصر به فردی را به منسوجات بخشید که در نهایت علاوه بر بهبود کارایی ، کاهش هزینه تمام شده را نسبت به روش های متداول آنتی میکروبیال نمودن منسوجات خواهیم داشت . ناو نقره در قیاس با دیگر روش های آنتی میکروبیال (همچون استفاده از مواد شیمیایی در تکمیل کالا) از دوام و کارایی بالاتری برخوردار بوده و استفاده از آن در غالب فرآیندهای متداول در صنعت نساجی ، بدون نیاز به ماشین آلات و فرآیندهای جانبی خاص ، به سهولت امکان پذیر است . از نانو نقره می توان در بسیاری از کاربردهای خاص همچون پوشاک مورد استفاده در صنایع بهداشتی و پزشکی ، ورزشی ، نظامی و... استفاده نمود . علاوه براین به دلیل قابلیت از بین بردن میکروارگانیسم ها افزودن نانو نقره در محصولات روزمره در حال تبدیل شدن به یک برتری برای محصولات مختلف است .

پایان نامه تولید اتانول و استات از گاز سنتز با استفاده از باکتری کلستریدیوم لانگالی

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه تولید اتانول و استات از گاز سنتز با استفاده از باکتری کلستریدیوم لانگالی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:215

پایان نامه دوره دکتری رشته مهندسی شیمی گرایش بیوتکنولوژی

فهرست مطالب:
چکیده    ب‌
واژگان کلیدی    ب‌
فهرست مطالب    ت‌
لیست جدول ها    ذ‌
لیست شکل ها    ز‌
لیست تصویرها    ض‌
لیست علایم و اختصارات    ط‌
1  فصل اول: مقدمه    1
1-1 مقدمه    1
1-2 سوختهای بیولوژیکی    2
1-3 روشهای تولید سوختهای بیولوژیکی نسل دوم    4
1-3-1    فرایند تبدیل شیمیائی-حرارتی بیومس    6
1-3-1-1 تبدیل به گاز کردن بیومس    6
1-3-1-2 تخمیر گاز سنتز    9
1-4 مزیتهای بیوکاتالیستها    10
1-5 تولید اتانول به عنوان سوخت بیولوژیکی    11
1-6 طرح مساله و ضرورت انجام پروژه    14
1-7 اهداف کلی پروژه    14
1-8 اهداف و چهارچوب پروژه    15
1-9 تقسیم بندی فصول پایان نامه    17
2  فصل دوم: مروری بر متون علمی    19
2-1 مقدمه    19
2-2 واکنش بیولوژیکی جابجائی آب-گاز    20
2-3 باکتریهای استوژنیک    29
2-3-1 کلستریدیوم لانگالی    34
2-4 مسیر متابولیکی استوژنها    36
2-5 عوامل موثر در تخمیر گاز سنتز    42
2-5-1    تاثیر ترکیب محیط کشت    42
2-5-2 تاثیر منبع آلی    46
2-5-3 تاثیر pH محیط کشت    49
2-5-4 تاثیر عامل کاهنده    51
2-5-5 تاثیر عناصر جزئی    54
2-5-6    اثرات بازدارندگی در محیط تخمیر    56
2-5-7 محدودیتهای انتقال جرم    58
2-5-8 تاثیر فشار سوبسترای گازی    64
3  فصل سوم: مواد مورد نیاز و روش کار    68
3-1 مقدمه    68
3-2 باکتری کلستریدیوم لانگالی    69
3-3 محیط کشت باکتری لانگالی    70
3-3-1 ترکیبات محیط کشت مایع    72
3-3-1-1 محلول عناصر جزئی    72
3-3-1-2 محلول ویتامین ولف    72
3-3-1-3 محلول عوامل کاهنده    73
3-4 روش تهیه محیط کشت مایع    73
3-4-1 روش تهیه محیط کشت جامد    75
3-5 نحوه تکثیر باکتری لانگالی    75
3-6 آزمایشهای ناپیوسته کشت لانگالی    79
3-6-1 رشد باکتری با سوبسترای آلی    79
3-6-1-1 تاثیر نوع سوبسترای آلی    79
3-6-1-2 تاثیر غلظت سوبسترای آلی    80
3-6-2 رشد باکتری با گاز سنتز    81
3-6-2-1 تاثیر همزمان عوامل کاهنده و pH اولیه محیط کشت    81
3-6-2-2 تاثیر فشار اولیه گاز سنتز در بیوراکتورهای ناپیوسته    83
3-7 آزمایشهای پیوسته تخمیر گاز سنتز    84
3-7-1    تاثیر نرخ رقیق سازی    87
3-7-2 تاثیر شدت جریان گاز سنتز و دور همزن    88
3-8 آنالیز نتایج    88
3-8-1 اندازه گیری دانسیته سلولی    88
3-8-2 آنالیز فروکتوز و گلوکز در محیط کشت    90
3-8-3 آنالیز نمونه های مایع برای اتانول و استات    93
3-8-4 آنالیز نمونه های گاز    94
3-9 مدلهای کینتیکی و روش به دست آوردن آنها    95
3-9-1 کینتیک رشد سلول    95
3-9-2 محاسبات انتقال جرم    98
3-9-2-1 انتقال جرم در سیستم ناپیوسته    98
3-9-2-2 انتقال جرم در سیستم پیوسته    100
3-9-3 نرخ واکنش    102
4 فصل چهارم: نتایج آزمایشها و تحلیل داده ها    103
4-1 مقدمه    103
4-2 تاثیر سوبسترای آلی    104
4-2-1 رشد سلول و مصرف سوبسترا    104
4-2-2 مسیر متابولیکی پیشنهاد شده برای لانگالی    108
4-2-3 تولید محصول    111
4-2-4 تاثیر غلظت فروکتوز    115
4-2-4-1 رشد سلول    115
4-2-4-2 تولید محصول    118
4-3 تاثیر همزمان عوامل کاهنده و pH    122
4-3-1 رشد سلول    123
4-3-2 مصرف سوبسترای گازی    125
4-3-3 تولید اتانول و استات    129
4-3-4 بازده محصول    133
4-4 مطالعات کینتیکی    135
4-4-1 کینتیک رشد سلول    136
4-4-2 کینتیک مصرف سوبسترای گازی    145
4-4-3    بررسی کینتیک نرخ مصرف سوبسترای گازی و انتقال جرم    147
4-4-4 کینتیک مصرف سوبسترا    152
4-5 آزمایشهای پیوسته تخمیر گاز سنتز در بیوراکتور    154
4-5-1 تاثیر نرخ رقیق سازی    154
4-5-1-1 دانسیته سلولی و pH محیط کشت    155
4-5-1-2 مصرف سوبسترای گازی    157
4-5-1-3 تولید محصول    158
4-5-2 تاثیر شدت جریان گاز و دور همزن    159
4-5-2-1 مصرف سوبسترای گازی    160
4-5-2-2 تولید محصول    162
4-5-2-3 ضریب انتقال جرم در بیوراکتور    163
4-5-2-4 بازده محصول    169
5 فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات    172
5-1 نتیجه گیری از آزمایشها    172
5-2 ارائه پیشنهادات برای طرحهای آتی    175
پیوست الف    177
پیوست ب    181
6 مراجع    187
ABSTRACT    194


لیست جدول ها
جدول ‏2 1: میکروبهای مختلف برای تخمیر سوبسترای گازی به سوختهای بیولوژیکی    21
جدول ‏2 2 : تولید هیدروژن با استفاده از باکتریهای هیدروژنوژنیک    26
جدول ‏2 3 : تولید سوختهای بیولوژیکی با استفاده از باکتریهای استوژنیک    30
جدول ‏3 1: ترکیبات شیمیائی و بیوشیمیائی مورد استفاده در محیط کشت باکتری لانگالی    71
جدول ‏3 2: محیطهای کشت مختلف برای بررسی تاثیر همزمان عوامل کاهنده و pH محیط کشت    83
جدول ‏4 1: بازده مصرف سوبسترا، رشد سلول و تولید محصول در باکتری لانگالی رشد داده شده با سوبستراهای آلی مختلف    114
جدول ‏4 2: پارامترهای کینتیکی بر اساس مدل ولترا برای رشد لانگالی با غلظتهای مختلف فروکتوز    117
جدول ‏4 3: بازده مصرف سوبسترا، رشد سلول و تولید محصول در باکتری لانگالی رشد داده شده با غلظتهای مختلف فروکتوز    121
جدول ‏4 4: پارامترهای مربوط به بازده در فرایند تخمیر گاز سنتز توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده و pH اولیه مختلف محیط کشت    135
جدول ‏4 5: پارامترهای کینتیکی به دست آمده بر اساس مدل ولترا برای رشد سلول لانگالی روی گاز سنتز    137
جدول ‏4 6: مدلهای کینتیکی مختلف بر اساس سوبسترای تکی برای ارائه مدل رشد با سوبسترای دوتایی    141
جدول ‏4 7 : مدلهای رشد بسط داده شده بر اساس سوبسترای دوتایی برای توصیف کینتیک رشد لانگالی روی CO و H2، پارامترهای کینتیکی و SSD    145
جدول ‏4 8: ضرایب انتقال جرم محاسبه شده در فشارهای مختلف در بیوراکتور ناپیوسته    149
جدول ‏4 9: پارامترهای بیوکینتیکی محاسبه شده از مدل گمپرتز اصلاح شده برای تولید محصول    154
جدول ‏4 10: روابط تجربی برای پیش بینی ضریب انتقال جرم حجمی به شکل معادله (4-29)    165
جدول ‏4 11: ضرایب انتقال جرم H2 و CO محاسبه شده و نرخ واکنش در دورهای مختلف همزن بیوراکتور..    168
جدول ‏4 12: پارامترهای مربوط به بازده در فرایند تخمیر پیوسته گاز سنتز توسط باکتری لانگالی در شدت جریانهای گاز مختلف و دور همزن متفاوت    171
جدول ب-1: ضرایب انتقال جرم محاسبه شده و تجربی برای CO در دورهای مختلف همزن........................190


لیست شکل ها
شکل ‏1 1: نمایی کلی از مواد اولیه مناسب برای تولید سوختهای بیولوژیکی نسل دوم    4
شکل ‏1 2: شمایی از فرایند تبدیل به گاز کردن بیومس همراه با فرایند تخمیر گاز سنتز برای تولید سوختهای بیولوژیکی    8
شکل ‏1 3 : تولید جهانی اتانول بیولوژیکی در سالهای 2008-2000    12
شکل ‏2 1: میکروگراف TEM باکتری کلستریدیوم لانگالی    34
شکل ‏2 2:  مسیر متابولیکی استیل-کو آنزیم A برای باکتریهای استوژنیک    38
شکل ‏3 1: نمایی شماتیک از سیستم پیوسته در فرایند تخمیر گاز سنتز    84
شکل ‏3 2: منحنی کالیبراسیون برای محاسبه دانسیته سلولی باکتری لانگالی    90
شکل ‏3 3: منحنی کالیبراسیون برای فروکتوز    92
شکل ‏3 4 : منحنی کالیبراسیون برای گلوکز    92
شکل ‏4 1: دانسیته سلولی، مصرف سوبسترا و تولید محصول در لانگالی رشد داده شده با فروکتوز    105
شکل ‏4 2: دانسیته سلولی، مصرف سوبسترا و تولید محصول در لانگالی رشد داده شده با گلوکز    105
شکل ‏4 3: دانسیته سلولی، مصرف سوبسترا و تولید محصول در لانگالی رشد داده شده با اتانول    106
شکل ‏4 4: دانسیته سلولی، مصرف سوبسترا و تولید محصول در لانگالی رشد داده شده با استات    107
شکل ‏4 5: مسیر متابولیکی پیشنهاد شده برای رشد هتروتروفیک باکتری لانگالی و تولید محصول    109
شکل ‏4 6: استفاده از مدل ولترا برای توصیف رشد سلول در غلظتهای مختلف فروکتوز    116
شکل ‏4 7: تولید استات در محیط کشت توسط باکتری لانگالی در غلظتهای مختلف فروکتوز    119
شکل ‏4 8: تولید اتانول در محیط کشت توسط باکتری لانگالی در غلظتهای مختلف فروکتوز    120
شکل ‏4 9: نسبت تولید اتانول به استات در باکتری لانگالی با استفاده از غلظتهای مختلف فروکتوز    122
شکل ‏4 10: منحنی رشد سلول باکتری لانگالی با عوامل کاهنده مختلف در pH اولیه (الف) 8/6 و (ب) 9/5    124
شکل ‏4 11: مصرف سوبسترای گازی (الف) H2 و (ب) CO توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده مختلف در pH اولیه 8/6    126
شکل ‏4 12: مصرف سوبسترای گازی (الف) H2 و (ب) CO توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده مختلف در pH اولیه 9/5    127
شکل ‏4 13: تولید اتانول توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده مختلف در pH اولیه (الف) 8/6 و (ب) 9/5    130
شکل ‏4 14: تولید استات توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده مختلف در pH اولیه (الف) 8/6 و (ب) 9/5    131
شکل ‏4 15: رابطه استوکیومتری (4-13) برای تولید اتانول و استات از H2 و CO    134
شکل ‏4 16: استفاده از مدل ولترا برای توصیف پروفایل رشد سلولی در فشارهای مختلف گاز    136
شکل ‏4 17: رشد سلول به صورت تابعی از H2 و CO مصرف شده در فشار اولیه 0/1 اتمسفر    139
شکل ‏4 18: تعیین نرخ رشد ویژه لانگالی روی گاز سنتز در فشار 0/1 اتمسفر    143
شکل ‏4 19: نرخ رشد ویژه پیش بینی شده از معادله (4-20) که با یافته های آزمایشگاهی تطابق داده شد    144
شکل ‏4 20: تغییرات فشار جزئی CO اندازه گیری شده در فاز گاز (شکل داخلی) و فشار محاسبه شده CO در فاز مایع در فشارهای مختلف در بیوراکتور ناپیوسته    147
شکل ‏4 21: تغییرات فشار CO در فاز گاز و مایع در طول فرایند تخمیر در فشار 0/1 اتمسفر بیوراکتور    150
شکل ‏4 22: مدل خطی و درجه دوم اندرو برای مصرف CO توسط باکتری لانگالی در فشارهای مختلف    151
شکل ‏4 23: مدل گمپرتز اصلاح شده برای تولید الف) اتانول و ب) استات در فشارهای مختلف گاز سنتز توسط لانگالی    153
شکل ‏4 24: رشد سلولی و تغییرات pH در محیط کشت پیوسته لانگالی با نرخهای رقیق سازی مختلف با شدت جریان گاز 0/8 میلی لیتر در دقیقه و دور همزن 500 (rpm)    156
شکل ‏4 25: مصرف H2 و CO در محیط کشت پیوسته لانگالی با نرخهای رقیق سازی مختلف در شدت جریان گاز 0/8 میلی لیتر در دقیقه و دور همزن 500 (rpm)    157
شکل ‏4 26: تولید اتانول و استات در محیط کشت پیوسته لانگالی با نرخهای رقیق سازی مختلف در شدت جریان گاز 0/8 میلی لیتر در دقیقه و دور همزن 500 (rpm)    159
شکل ‏4 27: مصرف H2 و CO در محیط کشت پیوسته لانگالی با شدت جریانهای مختلف گاز سنتز و دورهای متفاوت همزن با نرخ رقیق سازی 018/0 بر ساعت    161
شکل ‏4 28: تاثیر شدت جریان گاز روی میزان تبدیل CO در دورهای مختلف همزن    161
شکل ‏4 29: تاثیر دور همزن روی میزان تبدیل CO در شدت جریانهای مختلف گاز سنتز    162
شکل ‏4 30: تولید اتانول و استات در محیط کشت پیوسته لانگالی با شدت جریانهای مختلف گاز سنتز و دورهای متفاوت همزن با نرخ رقیق سازی 018/0 بر ساعت    163
شکل ‏4 31: ضرایب انتقال جرم در بیوراکتور در شرایط پایدار برای CO    167
شکل ‏4 32: ضرایب انتقال جرم در بیوراکتور در شرایط پایدار برای H2    167
شکل ‏4 33: رابطه استوکیومتری (4-13) برای تعیین بازده اتانول و استات تولید شده از H2 و CO در فرایند تخمیر پیوسته گاز سنتز توسط لانگالی برای شدت جریانهای گاز    170
شکل الف-1: مونوگرام GC مربوط به گاز استاندارد حاوی 30% CO، 30% H2، 30% CO2 و 10% Ar............182
شکل الف-2: مونوگرام GC مربوط به گاز سنتز مصرف شده در سرم باتل......................................................182
شکل الف-3: مونوگرام GC مربوط به گاز سنتز خروجی از بیوراکتور.............................................................183
شکل الف-4: مونوگرام GC محلول استاندارد مایع حاوی 0/1 گرم بر لیتر اتانول، استون و استات همراه با
2-پنتانون به عنوان استاندارد......................................................................................................................183
شکل الف-5: مونوگرام GC مربوط به محصولات آزمایش ناپیوسته در سرم باتل همراه با 2-پنتانون به عنوان استاندارد........................................................................................................................................184
شکل الف-6: مونوگرام GC مربوط به محصولات آزمایش پیوسته در بیوراکتور همراه با 2-پنتانون به عنوان استاندارد........................................................................................................................................184
شکل ب-1: ترسیم رابطه خطی (ب-4) برای یافته های آزمایشگاهی در شدت جریانهای مختلف گاز..............189



لیست تصویرها
تصویر ‏3 1: آمپول حاوی باکتری کلستریدیوم لانگالی ATCC 55383    69
تصویر ‏3 2: نحوه وارد کردن گاز به داخل سرم باتل    74
تصویر ‏3 3: محفظه بی هوازی همراه با کپسول نیتروژن برای ایجاد شرایط بی هوازی    76
تصویر ‏3 4: باکتری لانگالی رشد داده شده روی پلیت آگار    78
تصویر ‏3 5: باکتری رشد کرده در محیط کشت مایع (سرم باتل سمت راست) و محیط کشت تازه بدون باکتری (سرم باتل سمت چپ)    78
تصویر ‏3 6: محیط کشت استریل همراه با تدلار بگ و جریان ورودی به بیوراکتور    86
تصویر ‏3 7: نمایی از سیسستم پیوسته در فرایند تخمیر گاز سنتز توسط باکتری لانگالی    87

چکیده
کلستریدیوم لانگالی یک باکتری استوژن به شدت بی هوازی است که می تواند روی اجزای گاز سنتز یعنی CO و H2/CO2 رشد کرده و در دما و فشار محیطی آنها را به اتانول و استات تبدیل کند. در طی این فرایند باکتری مسیر متابولیکی پیچیده ای از خود نشان می دهد که هر دو فاز استوژنیک (تولید اسید) و سالونتوژنیک (تولید حلال) را شامل می شود. در فرایند رشد هتروترفیک این باکتری تاثیر سوبستراهای آلی مختلف (فروکتوز، گلوکز، اتانول و استات) روی آغاز شیفت متابولیکی به سمت فاز تولید الکل بررسی گردید. نتایج فرایند تخمیر ناپیوسته نشان داد که استفاده از فروکتوز به عنوان سوبسترای آلی منجر به تولید نسبت مولی یکسان از اتانول (1/27 میلی مول در لیتر) و استات (3/26 میلی مول در لیتر) شد. در فرایند رشد اتوتروفیک باکتری با گاز سنتز به منظور کم کردن پتانسیل کاهشی محیط کشت و تغییر مسیر جریان الکترونها به سمت فاز تولید الکل، محلولهای کاهنده متفاوت (سدیم سولفید و/ یا سیستئین اسیدی با غلظتهای مختلف) در pH های اولیه مختلف (8/6 یا 9/5) محیط کشت در بیوراکتورهای ناپیوسته استفاده شدند. بیشترین نسبت مولی تولید اتانول به استات (65/0) در محیط کشت حاوی 07/5 میلی مول در لیتر سیستئین اسیدی و در pH اولیه 9/5 حاصل گردید که این مساله احتمالا به حضور الکترونهای بیشتر در این محیط مربوط می شد. برای تعیین پارامترهای بیوکینتیکی مربوط به نرخ رشد، مصرف سوبسترا و تولید محصول فرایند تخمیر گاز سنتز در بیوراکتورهای ناپیوسته با فشارهای مختلف گاز سنتز انجام گرفت. برای توصیف کینتیک نرخ رشد باکتری روی اجزای گاز سنتز (CO و H2) یک مدل رشد کینتیکی بر اساس سوبسترای دوتایی با استفاده از مدل لانگ برای CO و مونود برای H2 بسط داده شد. این مدل همچنین می توانست اثرات بازدارندگی CO در فشارهای بالا را روی رشد سلولها پیش بینی کند. مدلهای کینتیکی ولترا، اندرو و گمپرتز اصلاح شده نیز برای توصیف رشد سلول، مصرف سوبسترا و تولید محصول استفاده شدند. فرایند پیوسته تخمیر گاز سنتز در بیوراکتور همزده دو لیتری انجام گرفت. تاثیر پارامترهای عملیاتی مختلف همچون نرخ رقیق سازی مایع، شدت جریان گاز سنتز به درون بیوراکتور و دور همزن روی عملکرد محیط کشت بررسی شد. بیشترین نرخ تولید ویژه (0048/0 مول بر گرم سلول بر ساعت)، بازده محصول (178/0 مول محصول به ازای هر مول سوبسترا) و نسبت مولی تولید اتانول به استات 73/0 (با 30 و 41 میلی مول در لیتر اتانول و استات) در نرخ رقیق سازی مایع 018/0 (بر ساعت)، شدت جریان گاز 12 (میلی لیتر بر دقیقه) و دور همزن 500 (rpm) حاصل گردید.  
واژگان کلیدی
 اتانول، استات، کلستریدیوم لانگالی، تخمیر گاز سنتز