هدف از انجام این تحقیق، کاوشی بر روشهای بالانس توالیهای پروتئینی و استخراج جزئیات مراحل اجرای آنها به منظور درک بهتر وشناسایی دقیقتر توالیهای پروتئینی دارای عملکرد ویا ساختار بیولوژیکی مشابه که اصطلاحا همولوگ نامیده میشوند،میباشد.اندازهگیری میزان شباهت توالیها توسط ماتریسهای جایگزینی متفاوتی براساس فاصله تکاملی توالیهااز یکدیگر،محاسبه میشود. آنالیز تعیین میزان مشابهتبین توالیها،ازدوالگوریتم برنامه نویسی دینامیک استفاده میکند که عبارتند از :1-الگوریتم بالانس کلی 2-الگوریتم بالانس موضعی. هر کدام از این دو الگوریتم دارای مراحل مختلفی برای شناسایی عملکرد توالیهای پروتئینی ناشناخته با استفاده از بالانس آنها با توالیهای پروتئینی شناخته شده به منظور شناسایی نواحی مشابه،میباشد.در این الگوریتمهاپس از شناسایی توالیهای پروتئینی مشابه با توالیهای ناشناخته،برای اطمینان از درستی نتایج و دستیابی به توالیهای همولوگ واقعی، با استفاده از پارامترهای آماری میزان اهمیت آماری نتایج ارزیابی میشود. به منظور جستجوی مشابهت در پایگاههای داده از دو الگوریتم ابتکاری و پر سرعت fasta وblast که نسخه های پیشرفته و اصلاح شده الگوریتم بالانس موضعیsmith-waterman میباشند،استفاده میشود. مراحل اجرای این دو الگوریتم بسیار مشابه میباشد، اما الگوریتمblast دارای نتایج دقیقتری است. در هردوالگوریتم،ارزیابی اماری نتایج به منظور بالابردن دقت نتایج حاصله و شناسایی توالیهای دارای مشابهت شانسی از توالیهای مابه واقعی، توسط پارامتری به نامe-vlueمحاسبه میشود.

بیان ژن، پدیدهای حیاتی در سایر موجودات زنده میباشد. ارزیابی این پدیده میتواند در سه سطح کلی ترنسکریپتومیکس، پروتئومیکس و متابولومیکس انجام گیرد. از ارزشمندترین روشها در سطح ترنسکریتومیکس، تکنولوژی ریزآرایهها بوده که قادرند بیان دهها هزار ژن را بطور همزمان اندازهگیری کنند. اما آزمایشات ریزآرایه، از ابتدا تا انتها، در معرض تغییرات ناخواسته ای بوده که ناشی از بایاسها یا ناهماهنگیهای آزمایشگاهی و تکنیکی میباشند. جهت حذف یا حداقل کردن برخی از تغییرات، روشهای آماری با عنوان نرمالسازی استفاده میشود. این روشها با فرضیات آماری و بیولوژیکی متفاوت، سعی در حذف یا کاهش بایاسهای مختلف نظیر بایاس ناشی از رنگ، وابسته به شدت رنگ، اثرات فضایی و مقیاس دارند. نرمال سازی، بعد از انجام آزمایش ریزآرایه، تولید داده و پردازشهایی نظیر تصحیح پیش زمینه انجام خواهد گرفت. در ابتدا با استفاده از نمودارهایی مانند نمودارهای جعبهای، پراکنش، فضایی و چگالی به بررسی ویژگیهای داده، شناسایی انواع مختلف بایاس و انتخاب آرایههای لازم جهت آنالیز پرداخته میشود. ده روش نرمالسازی به صورت منفرد یا ترکیبی جهت پردازش دو مجموعه داده cdna، آزمایشهای swirl و apoai، در نظر گرفته شده و مقایسه آنها با کمک بررسی تغییرات درون و بین آرایهها و تأثیر نرمالسازی در انتخاب ژنهایی که به صورت متفاوت بیان میشوند، انجام میگیرد. نتایج آنالیزهای انجام گرفته نشان داد که روش نرمالسازی twodloess، به صورت منفرد و ترکیبی با روش های نرمالسازی بین آرایهای مقیاس و کوانتیل بهترین عملکرد را خواهد داشت.

پیل های سوختی میکربی از باکتری های اگزوالکتروژن استفاده می کنند که قابلیت انتقال الکترون به خارج سلول بدون استفاده از واسطه های خارجی را دارند. در حال حاضر توان این نوع پیل ها پایین است. برای بکارگرفتن تمهیداتی که به افزایش توان منجر شود، بررسی مکانیسم های انتقال الکترون خارج سلولی اولین قدم است. برای بررسی این مکانیسم ها، شناخت شرایطی که در آن گیرنده نهایی الکترون یعنی آند بتواند طی یک فرآیند بی هوازی در حضور دیگر گیرنده های قوی الکترون ها را دریافت کند ضروری است. در شرایط بی هوازی گیرنده های نهایی الکترون فراوانی از جمله نیترات و فومارات وجود دارند. برای اینکه آند بتواند با این گیرنده ها رقابت کند باید پتانسیل اکسیداسیون بالاتری داشته باشد که آن هم به نوبه خود به پتانسیل احیاء کاتد بستگی دارد. پتانسیل احیاء کاتد به شرایط احیاء اکسیژن در کاتد بستگی دارد. در صورت آماده بودن شرایط آند، افزایش نرخ انتقال الکترون خارج سلولی به توان بالاتر منجر می شود. در پیل های میکروبی بدون واسطه چهار مکانیسم در این باره شناسایی شد که عبارتند از: انتقال الکترون از طریق تماس مستقیم باکتری با سطح الکترود، تولید ترکیبات واسطه درون سلولی، انتقال الکترون توسط نانووایرها و شبکه بیوفیلمی رسانا. در باکتریهای اگزوالکتروژن که از آنها برای تولید توان های بالا در پیل های میکروبی استفاده می شود، تولید شبکه بیوفیلمی رسانا مهم ترین مکانیسم در تولید بالای توان شناخته شد. در این مکانیسم با تشکیل داربست های پلی ساکاریدی خارج سلولی و بدام انداختن پروتئین های ردوکس در نزدیکی سلول مورد نظر تعداد الکترون های جابجا شده نسبت به دیگر مکانیسم ها افزایش یافته و الکترون های دور از سطح نیز توسط این شبکه به سطح منتقل می شوند.

در سال های اخیر پیشرفت های زیادی در شناسایی و تعیین توالی ژن ها و پروتئین ها صورت گرفته است که منجر به حجم زیادی از داده های بیولوژیکی در این زمینه شده است. برای بسیاری از توالی های شناخته شده به عنوان پروتئین، هنوز فانکشن مشخصی معرفی نشده است. روش های آزمایشگاهی تعیین فانکشن، بسیار هزینه بر و وقت گیر است. این موضوع یکی از مهم ترین چالش های بیولوژی مولکولی است. روش های فراوانی برای این کار تاکنون ارائه شده است که بر اساس اطلاعات توالی یا ساختار پروتئین، برای توالی های آمینواسیدی جدید پیش بینی فانکشن را انجام می دهند. در این تحقیق پیش بینی فانکشن پروتئین ها با استفاده از محتوای آمینواسیدی آن ها انجام شده است. در مورد پنج آنزیم زنجیره ی انتقال الکترون شامل atp synthase، nadh dehydrogenase، cytochrome c oxidase، cytochrome c reductase و succinate dehydrogenase بازه های محتوای آمینواسیدی تعیین شد. پس از تعیین مقدار بهینه تعداد تطبیق آمینواسیدها، با مقابله ی محتوای آمینواسیدی یک پروتئین مورد جستجو با بازه های تعیین شده، در صورت تطبیق کافی، می توان فانکشنی را جهت آن پروتئین خاص پیش بینی کرد. نتایج نشان می دهد که این روش به جز در مورد آنزیم cytochrome c oxidase، از دقت و حساسیت خوبی برخوردار است. همچنین در مقایسه با روشهای دیگری که در آنها از اطلاعات ساختاری برای پیش بینی استفاده می شود، دقت مناسبی دارد.این روش مختص به فانکشن های آنزیمی نیست و می تواند به هر گروه فانکشنال اعمال شود و توالی هایی که با این گروه تطابق دارند تعیین شوند.

منابع رو به اتمام سوخت های فسیلی و نیز مشکلات ایجاد شده ناشی از استفاده بی رویه از این نوع سوخت ها، محققان و دانشمندان را به سوی یافتن منابع تجدید پذیر و پاک انرژی رهنمون کرده است. استفاده از پیل های سوختی میکروبی یکی از روش های نوین در تولید جریان الکتریسیته از مواد زائد و پساب ها محسوب می شود. در پیل های سوختی میکروبی انرژی موجود در مواد آلی در اثر اکسیداسیون باکتری ها به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. با وجود مطالعات محدود انجام شده در داخل کشور بر روی پیل های سوختی میکروبی، تحقیق پیش رو اولین تحقیق انجام شده در زمینه مطالعه بر روی عملکرد پیل سوختی میکروبی با محیط کشت خالص- باکتری شوانلا- می باشد. بعد از طراحی و ساخت پیل سوختی و فراهم آوردن شرایط و تجهیزات لازم جهت شروع با کار آن، عملکرد طولانی مدت آن در حضور باکتری شوانلا به عنوان باکتری عامل تولید جریان مورد بررسی قرار گرفت. بهینه سازی خوراک دهی و تلقیح پیل، بررسی منحنی های پلاریزاسیون و به تبع آن مقاومت داخلی پیل و رفتارهای الکتروشیمیایی پیل مورد مطالعه در زمان های مختلف، بهبود شرایط عملیاتی و ارائه راه کارهای مختلف جهت بهینه سازی راندمان پیل از جمله موارد مورد بررسی در پژوهش پیش رو می باشد.

شبکه های بر هم کنش پروتئینی و شاخص های مرکزیت آنها می تواند نقش پروتئین ها در یک شبکه و میزان اهمیت آنها را مشخص کند. در گراف متناظر این شبکه ها، پروتئین ها عضوهای شبکه هستند و یال بین آنها نشان دهنده برهم کنش متقابل بین آنها می باشد. در شبکه ها همواره عضوهایی که درجه و ضریب خوشه ای بالایی دارند مرکز تشکیل کلاسترهای بزرگ در شبکه هستند که قطب های گروهی شبکه می باشند. این کلاسترهای بزرگ هیچ گاه به طور مستقیم به هم وصل نمی شوند، بلکه عضوهایی با درجه پایین و گذردهی بالا وجود دارند که پل ارتباطی بین این کلاسترها هستند که گلوگاه های شبکه را تشکیل می دهند. در بررسی شبکه برهم کنش تعدادی از باکتری های فعال در پیل های سوختی نشان داده شده است که در همه این باکتری ها، سه کمپلکس اصلی فعال در زنجیره انتقال الکترون، همواره تشکیل کلاستر می دهند در حالی که این کلاسترها در باکتری های دیگر مشاهده نمی شوند. کلاسترهای تشکیل شده توسط راس هایی به هم متصل شده اند که نماینده پروتئین های کلیدی در زنجیره انتقال الکترون هستند. به دلیل اهمیت این پروتئین ها، بر هم کنش های مربوط به آنها با اطمینان بالا در مراجع مختلف گزارش شده است. پروتئین های کلیدی آنزیم هایی هستند که وظیفه تبدیل متابولیت های مختلف زنجیره انتقال الکترون از سیکل کربس تا پذیرنده نهایی الکترون را به عهده دارند.

به دلیل محدودیت ها و مشکلات زیست محیطی، استفاده از منابع جدید انرژی به جای منابع فسیلی امری الزامی است. بیودیزل حاصل از ریزجلبک ها، یکی از این نوع انرژی ها است که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه، شرایط کشت گونه ریزجلبک chlorella vulgaris بطور عملی مورد بررسی قرار گرفت و میزان تولید زیست توده و لیپید سنتز شده آن اندازه گیری و آنالیز گردید. روش های موجود برای تعیین زیست توده و میزان لیپید در شرایط آزمایشگاهی استاندارد شد و پروتکل های لازم برای استخراج لیپید تهیه گردید. عوامل موثر بر میزان لیپید از جمله نوع محیط کشت سلول های تلقیح کننده و میزان دی اکسید کربن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که محیط کشت تلقیحی sh4 در محیط رشد n8 مناسب ترین ترکیب از نظر میزان بهره وری لیپید است و همچنین وجود دی اکسید کربن در محیط sh4 نسبت به محیط n8 تاثیر کمتری در تولید زیست توده و لیپید داشت.

فرآیند گوگردزدایی بیولوژیک (bds) با استفاده از باکتری در حال رشد rhodococcus erythropolis igts8 و محیط کشت سنتزی، با منبع گوگرد دی بنزوتیوفن (dbt) به صورت یک فاز آبی، مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که به دلیل مقاومت انتقال جرم و عدم حلالیت مناسب dbt در فاز آبی، غلظت منبع گوگردی نمی تواند از یک حد مشخص تجاوز کند و در غلظت های بالاتر راندمان گوگردزدایی کاهش می یابد. آزمایش ها نشان داد که از غلظت 016/0 تا mm 043/0، درصد گوگردزدایی کاهش پیدا کرد اما در غلظت های 2/0 و mm 5/0 شدت کاهش، قابل توجه بود. اما در محدوده غلظت های پایین با وجود کاهش درصد گوگردزدایی، سرعت تولید محصول بیشتر شد، که نشان دهنده عدم اثرات ممانعت کنندگی 2-هیدروکسی بی فنیل (2-hbp)، به عنوان محصول پایانی است. استفاده از سورفکتانت با مشخصات معلوم و در غلظت های مشخص توانست با کاهش مقاومت انتقال جرم، درصد گوگردزدایی را افزایش دهد هر چند که با کاهش رشد همراه بود. سورفکتانت توئین20 در غلظت ppm 100، در حضور dbt با غلظت mm 5/0 توانست میزان گوگردزدایی را تا %57 افزایش دهد.

تولید انرژی پایدار و مطمئن از طریق اکسیداسیون میکروبی مواد آلی و تحت شرایط مختلف در یک پیل سوختی میکروبی رسوبی (smfc) بوسیله یک کانال روباز تقسیم بندی شده مورد بررسی قرار گرفت.تقسیم بندی کانال شرایطی را به وجود می آورد که از کانال مذکور میتوان به عنوان چندین پیل استفاده کرد. یکی از فاکتورهای مهم، اثر سرعت جریان آب بر روی عملکرد پیل بود. پیل 1و2 در کانال که در دورترین فاصله ممکن از یکدیگر قرار گرفته بودند، در دبی جریان زیاد آب که حدود lit.hr-1120 بود توانستند به ولتاژ پایدار mv280 و mv 275 و همچنین به ماکزیم توانmw 115/0وmw 116/0 برسند .در حالیکه در دبی آب کم یعنی حدود lit.hr-1 5 ،پیل ها به ولتاژ پایدار mv192 و ماکزیمم توان mw059/ وmw062/ رسیدند. از لحاظ مقاومت داخلی، پیل هایی که در دبی زیاد جریان آب کار می کردند دارای مقاومت داخلی کمتری بودند، به طوریکه مقاومت داخلی برای پیل 1و2 در دبی زیاد آب به ترتیب ? 477 و? 499 بود، در حالیکه در دبی پایین آب? 948و?918 برای مقاومت داخلی به ثبت رسید که نشان دهنده ی عملکرد بهتر پیل ها در سرعت های بالای آب است. زمانیکه پیل ها به حالت سری به یکدیگر متصل شده بودند، ولتاژ کلی از مجموع ولتاژ تک تک پیل ها کمتر بود که این افت ولتاژ زیاد نشان دهنده تشکیل جریان پارازیتی و برگشت ولتاژ است. ولتاژ پیل 2در سرعت زیاد آب منفی شد و بهmv 251- رسید و زمانیکه دبی آب کم شد، ولتاژ پیل 1منفی شد و بهmv 16/46- رسید. میزان ولتاژ مدار باز برای دبی کم آب) mv471 و mv478( باعث افت ولتاژ بیشتر و سرعت بالای آب باعث شد که جریان پارازیتی بیشتری تولید شود ( ma308/0 در دبی زیاد وma 161/0در دبی پایین). اما پیل ها در حالت اتصال موازی عملکرد بهتری از سری داشتند چون میزان افت انرژی در آنها کمتر بود به طوریکه ماکزیمم توان تولیدی در دبی بالاmw 31/0در ولتاژmv 441 و جریانma 717/0 و برای دبی پایینmw 107/0 در ولتاژmv 232 و در جریانma 45/0 بدست آمد. امید است این طراحی جدید از پیل های سوختی میکروبی رسوبی امکان جدیدی را برای افزایش الکتریسیته تولیدی از رسوبات رودخانه ها فراهم کند و بتوان در آینده میزان انرژی بهینه تری تولید کرد.

با توجه به محدود بودن منابع انرژی مانند سوخت های فسیلی و سوخت های هسته ای و هم چنین مشکلات جانبی که این منابع برای محیط زیست و بشر به وجود می آورند، استفاده از منابع انرژی پاک از رویکردهای جدید برای برطرف کردن نیاز بشر به تامین انرژی می باشد. پیل سوختی میکروبی یکی از این منابع تولید انرژی پاک می باشد که از طریق بیولوژیکی، الکتریسیته تولید می کند. در آند این نوع پیل ها میکروارگانیسم از طریق اکسیداسیون مواد آلی و سابستریت، تولید الکترون و پروتون می کند. الکترون از طریق مدار الکتریکی و پروتون از طریق غشاء انتقال پروتون، وارد محفظه کاتدی می شود تا واکنش احیاء صورت گیرد. از جمله محدودیت های موجود درکاتد این نوع پیل ها می توان به لزوم استفاده از کاتالیست های شیمیایی گران قیمت برای تسریع واکنش احیاء اکسیژن و یا لزوم تعویض کاتولایت های محلول بعد از هر سیکل مصرفی، اشاره کرد که این محدودیت ها مانع از کاربرد آن ها در مقیاس صنعتی می شود. لذا استفاده از میکروارگانیسم ها به عنوان کاتالیست بیولوژیکی در محفظه کاتدی ایده ای است جدید که از سال 2007 میلادی به بعد مورد توجه محققان قرار گرفته است. از مزیت های استفاده از میکروارگانیسم ها به عنوان کاتالیست در محفظه کاتدی، می-توان از پایداری عملیاتی بیشتر، هزینه عملیاتی کمتر، حذف مواد ناخواسته و هم چنین حذف فلزات سنگین، نام برد. در این تحقیق به بررسی عملکرد پیل سوختی میکروبی به همراه کاتد بیولوژیکی در حالت هوازی و عوامل موثر بر آن پرداخته شده است. از جمله عواملی که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفتند، تاثیر نوع کاتولایت ورودی، نوع سابستریت مصرفی در کاتد، نرخ هوادهی در محفظه کاتدی و مقاومت خارجی در مدار الکتریکی بودند. نتایج حاصل از نوع کاتولایت ورودی نشان داد که ماکزیمم توان تولیدی در حالتی که از پساب استفاده شد برابر با mw/m227 بود، که نسبت به دو حالت پساب با دانسیته نوری 45/0 و بافر بیشتر بود. در طی آزمایش دوم ماکزیمم توان تولیدی در حالتی که از بی کربنات به عنوان سابستریت در کاتد استفاده شد در مقایسه با استات سدیم بالاتر و حدود mw/m247 به دست آمد. هم چنین مشاهده شد هر چه نرخ هوادهی در محفظه کاتدی بیشتر شود، بازده کلمبی پیل افزایش می یابد اما این به معنی افزایش ماکزیمم توان تولیدی نیست. زیرا توان پیل با نرخ هوادهیlit/min 5/0 ماکزیمم مقدار خود را در حدود mw/m2 45 داشت. کاهش تدریجی توان تولیدی از mw/m2 51 در روز 22ام به mw/m2 31 در روز 37ام برای پیل با مقاومت ?100 در مقایسه با توان تولیدی یکسان حدود mw/m250 برای پیل در زمان مشابه با مقاومت ? 1000، برای پیل سوختی میکروبی با کاتد بیولوژیکی در حالت هوازی، از نتایجی بود که از بررسی این اثر بر عملکرد پیل به دست آمده است.

گلبول قرمز از اصلی ترین اجزای خون است و مهمترین وظیفه ی آن، که توسط هموگلوبین موجود در گلبول قرمز انجام می شود، انتقال اکسیژن و دی اکسید کربن است. بسیاری از بیماری های مربوط به گلبول قرمز ناشی از تعاملات نادرست پروتئین-پروتئین می باشد. از این رو، شناخت این تعاملات راهی برای کشف مکانیسم بیماری ها و طراحی داروهای جدید می باشد. بر اساس این اطلاعات روش های مقابله با تکثیر سلولهای سرطانی طراحی می شود و مسیرهای رشد آنها مسدود میگردد.در این پایان نامه به بررسی تعاملات پروتئین-پروتئین در بافت گلبول قرمز با استفاده از روش های کلاس بندی پرداخته ایم. داده های مورد نیاز از پایگاه داده های تعاملات پروتئینی گرفته شده است. 4 نوع مختلف از بردارهای ویژگی با استفاده از توالی آمینواسیدی تولید شده است که شامل درصد فراوانی نسبی آمینواسیدها، واحدهای سه جزئی متحد، گراف آمینواسیدی و خواص فیزیکوشیمیایی است. روش های کلاس بندی استفاده شده شبکه های عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان، مدل های بیز (بیز ساده و شبکه بیزیtan) و جنگل تصادفی می باشد.عملکرد هر 4 ویژگی با وجود تفاوت ابعاد آنها بسیار خوب بوده است و دقت حاصل با توجه به روش مناسب کلاس بندی در حدود 84% می باشد. در بین روش های کلاس بندی دو روش ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی بهترین کارایی را در کلاس بندی داده های تعاملات پروتئین-پروتئین در بافت گلبول قرمز داشته اند. ضعیف ترین عملکرد کلاس بندی مربوط به شبکه های عصبی مصنوعی بوده است.

افزایش جمعیت و تقاضای روز افزون انرژی و منابع رو به اتمام سوخت های فسیلی و همچنین اثرات مضر این سوخت ها بر روی محیط زیست و سلامتی انسان ها، دانشمندان و محققان زیادی را به سمت یافتن انرژی های نو و تجدید پذیر سوق داده است. یکی از این منابع پیل های سوختی میکروبی است که قادر به تولید جریان الکتریسیته از منابع کربنی آلی مختلف با استفاده از میکروارگانیسم ها می باشد. در حال حاضر تولید انرژی در پیل سوختی میکروبی محدود می باشد. این محدودیت به علت فاکتورهای مربوط به آند، کاتد، گونه های شیمیایی موجود در الکترولیت، گونه میکروبی و یا غشاءهای تبادل یونی (در صورت استفاده) می باشد. شناخت فاکتور های موثر و بهینه کردن آنها جهت بهبود عملکرد و بازدهی هر چه بیشتر این گونه منابع انرژی، لازم می باشد. برای بررسی پارامترهای موثر نیاز به استفاده از مجموعه ای از آنالیزهای الکتروشیمیایی، تجزیه ای و بیولوژیکی است. به علت آشنایی کم با اصول تکنیک های الکتروشیمیایی و اهمیت و کاربرد های آنها در پیل های سوختی میکروبی، در این تحقیق از تعدادی تکنیک الکتروشیمیایی جهت بررسی چند فاکتور استفاده شده است و روشهای استفاده از این تکنیک ها تبیین و استانداردسازی شده است. تکنیک های ولتامتری چرخه ای، ولتامتری روبش خطی و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بر روی پیل های سوختی میکروبی بدون واسطه محیط خالص انجام و نتایج آنها گزارش و تفسیر شده است. با این روش ها به بررسی تأثیر حضور سابستریت و میکروارگانیسم، بررسی تأثیر زمان و بررسی اندازه سطح الکترود آند بر روی عملکرد پیل پرداخته شده است.

بیودیزل به عنوان یک منبع تجدید شدنی، پایدار و پاکِ انرژی مورد توجه همگان قرار گرفته است. یکی از منابع تولید بیودیزل که دارای مزایای متعددی است، چربی موجود در جلبک می باشد. یکی از مراحل تولید بیودیزل از جلبک، جدا کردن سلول ها از محیط کشت آبی یا همان جمع آوری است. به دلیل ریز بودن ذرات جلبک (حدود µ30-1)، جمع آوری مرحله ی نسبتاً دشواری است. به همین خاطر، جمع آوری مرحله ای تعیین کننده در تولید تجاری بیودیزل از جلبک می باشد؛ به طوری که هزینه ی این فرایند 20-30% هزینه ی کلی تولید بیومس تخمین زده می شود. بهینه سازی این فرایند شامل فاکتورهای عملیاتی می شود که بر بازدهی جمع آوری و اقتصاد فرایند تأثیرگذارند. بنابراین باید روش مناسبی برای جمع آوری انتخاب شود که توانایی صنعتی شدن را داشته باشد. روش های مبتنی بر شناوری دارای این ویژگی هستند. در این مطالعه، بهینه سازی فرایند شناورسازی توسط هوای محلول (daf) برای جمع آوری جلبک مورد بررسی قرار گرفته است. فاکتورهای فشار اشباع ساز، دبی آب اشباع شده به مخزن شناوری، دبی محلول جلبک ورودی به مخزن شناوری و غلظت محلول جلبک ورودی در این کار مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج آزمایش که بر اساس طرح عاملی (factorial design) طراحی و انجام شد، نشان می دهد که غلظت محلول جلبک ورودی، مهم ترین فاکتور برای دست یابی به حذف بیشتر جلبک از محیط کشت است. غلظت بالای محلول جلبک ورودی به همراه دبی پایین آب اشباع شده و محلول جلبک ورودی، منجر به 90% حذف جلبک شد. فشار اشباع ساز، اگرچه به طور کلی فاکتور بااهمیتی است، اما در این مطالعه – به خاطر نوع هندسه ی سیستم و محدوده ی غلظت به کار رفته- تأثیر چندان زیادی نداشت. رسیدن به میزان 90% حذف با روش daf، آن هم بدون افزودن هیچ ماده ی شیمیایی و همراه با بهینه کردن فاکتورهای اقتصادی، دست آورد مثبتی می باشد که می تواند در کاهش هزینه ی جمع آوری جلبک، به عنوان یکی از اصلی ترین موانع تجاری شدن تولید بیودیزل از جلبک، گام موثری باشد.

این پروژه به بررسی مشکلات و موانع پیش روی فرآیند گوگردزدایی زیستی می پردازد. اجرای فرآیندهای گوگردزدایی زیستی با توجه به برتری های نسبی که در مقایسه با دیگر روش ها دارد، خالی از اشکال هم نیست. عامل های زیادی در مسیر اجرای فرآیند دخیل هستند که چشم پوشی از آنها، اثرات شدیدی روی نتایج بر جای می گذارد و بررسی ها را با مشکل مواجه می کند. دراین پروژه ، به منظور انجام فرآیند گوگردزدایی زیستی دوفازی، از گازوئیل و حلال نفتی 402 و تقطیر شده آن بعنوان فازهای آلی فرآیند استفاده شد. از باکتری rhodococcus erythropolis igtsجهت گوگردزدایی از dbt در سیستم استفاده شد. در دو حالت سلولهای درحال رشد و سلولهای رشد یافته، فرآیند مزبور مورد آزمایش قرار گرفت. درحین انجام فرآیند و عمل فرمانتاسیون و نیز در زمان آنالیز نتایج آزمایشات، مشاهدات بدست آمده مطابق با نتایج مورد انتظار در جهت حذف گوگرد از ترکیب نبودند. عدم مشاهده تغییر رنگ در تست گیبس و به تبع آن فقدان گوگردزدایی، عدم دستیابی به یک شیب واحد در کالیبراسیون روش گیبس، پیچیدگی ترکیبات فازهای آلی و ظهور پیک های متعدد و عدم شناسایی پیک موردنظر در آنالیز gc، افزایش محتوای گوگردی درآنالیز کل گوگرد بجای کاهش آن، مشکلات ناشی از آلودگی محیط کشت و رشد گونه های غیرگوگردزدا، ازجمله مشکلاتی بودند که فرآیند گوگردزدایی زیستی را با شکست مواجه کردند. لزوم شناسایی منشاء این خطاها و ارائه راهکارهایی جهت کاهش هرچه بیشتر آنها، می تواند ابزار خوبی برای اجرای این فرآیند با کمترین هزینه و بازدهی بالاتر در آزمایشات بعدی باشد. لذا پیشنهاد می شود برای دستیابی به نتایج دقیق gc از حلال هایی با خلوص بیشتر مانند هگزادکان و تترادکان بجای گازوئیل و حلال 402 استفاده شود. شناخت دقیق از مورفولوژی باکتری گوگردزدای مورد نظر میتواند از بروز آلودگی میکروبی در محیط کشت تا حد زیادی جلوگیری کند. انجام کالیبراسیون گیبس هم زمان با آنالیز نمونه ها، می تواند شیب بدست آمده را به حالت واقعی بسیار نزدیک کند و نتایج قابل اعتمادتری بدست دهد. موارد مطرح شده راه حل هایی برای کاهش خطاها در فرآیند بودند. باید خاطرنشان کرد که استفاده از نتایج این پژوهش، می تواند در انجام بهتر پروژه های مربوط به فرآیندهای گوگردزدایی زیستی آتی، یک نقشه راه مطلوب ارائه کند.

اساس کار تکنولوژی پیل سوختی میکروبی به عنوان یک منبع انرژی تجدید پذیر، استفاده از متابولیسم میکرو ارگانیسم های به کار رفته در آند پیل می باشد که با مصرف سابستریت تولید جریان الکتریسیته می کنند. هزینه زیاد عملیاتی پیل های سوختی میکروبی در مقایسه با توان تولیدی مانعی بزرگ در مسیر استفاده آن در مقیاس صنعتی می باشد. در این تحقیق اقتصادی کردن پیل های سوختی میکروبی، شامل بهینه سازی فاکتور های عملیاتی مربوط به محفظه آند و انتخاب بهترین نحوه اتصال از لحاظ الکتریکی روی سه پیل مورد بررسی قرار گرفت. اثر فاکتور های غلظت سابستریت و غلظت بافر در بازه ای معتبر روی توان الکتریکی و میزان حذف بار آلی پیل ها درحالتهای مختلف مطالعه شد. این حالت ها عبارت بودند از یک پیل منفرد و چهار حالت تجمیع شده (stacked) شامل سری، موازی، دو پیل موازی و متصل به صورت سری با پیل سوم، دو پیل سری متصل به صورت موازی با پیل سوم. با انجام تست پلاریزاسیون، توان تولیدی در تمام حالات برای پیل ها مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از نتایج آزمایشاتی که بر اساس "طرح عاملی کامل" (full factorial design) طراحی و انجام شد برای هر حالت اتصال، نقطه بهینه اقتصادی با معیار حداقل مصرف بافر و سابستریت و بیشترین توان الکتریکی تولیدی با به کارگیری نرم افزار design expert تعیین گردید. سپس با محاسبه هزینه سالانه در نقطه بهینه اقتصادی، پارامتر "هزینه عملیاتی به توان تولیدی" پیل برای تمام حالات تجمیع شده و منفرد محاسبه شد. نتایج نشان داد که از میان حالت های تجمیع شده اتصال سری با کمترین مقدار این پارامتر یعنی(mw/ریال) 226289 به عنوان حالت بهینه اقتصادی معرفی شد. همچنین مشاهده شد در شرایط ماکزیمم از لحاظ تولید توان، بازده کولمبی حالت موازی به دلیل تولید جریان بیشتر بر سایر انواع اتصال برتری دارد. این در حالیست که بیشترین مقدار حذف بار آلی در شرایطی است که پیل ها به صورت منفرد کار کنند.

در گذشته مطالعات متعددی برای پیدا کردن mrna های با بیان متفاوت بین نمونه های نرمال و سرطانی صورت گرفته بود اما تحقیقات گسترده در سالهای اخیر نقش mirna ها را در رشد، مرگ برنامه ریزی شده، تمایز و تکثیر سلولی مشخص کرده و عملکرد مستقیم mirna در سرطان را نیز تأیید می نماید. ساختار mirna ها و نحوه عملکرد آنها نشان می دهد که بسیاری از mirna ها در نمونه های سرطانی به صورت غیرطبیعی بیان می شوند. بنابراین mirna ها به طور گسترده ای به عنوان بیومارکرهای تشخیصی، درمانی و پیش بینی کننده های پاسخ های دارویی مورد مطالعه قرار گرفته اند و در نتیجه تکنولوژی های متفاوتی مانند microarray به دلیل اهمیت تعیین پروفایل بیان mirna ها گسترش یافته اند که توانایی ایجاد پروفایل با حساسیت و بازدهی بالا را دارند. هدف از تعیین پروفایل بیان mirna، کشف مولکول های mrna خاص تنظیم شده توسط هر یک از مولکولهای mirna، تحت شرایط محیطی متفاوت می باشد. لذا با توجه به ضرورت تعیین پروفایل بیان mirna، پژوهش حاضر با هدف آشنایی با مراحل کلی کار و نرم افزارهای مورد استفاده برای تعیین mirna های با بیان متفاوت، روشهای تحلیل داده های خام ریزآرایه و تبدیل مراحل کلی به قالبی تعمیم پذیر برای پیاده سازی بر روی کلیه داده های خام با شرایط و پارامترهای مشخص، شکل گرفته است. در این قالب و الگوی کلی برای پیش پردازش داده های حاصل از ریزآرایه از روشهای متفاوت پیش پردازش و از جمله نرمالسازی استفاده می شود و سپس بهترین روش پیش پردازش با استفاده از استراتژی های مقایسه ای متعدد انتخاب می گردد که می توان انتخاب بهترین روش پیش پردازش از بین روشهای متفاوت را مزیت استفاده از این الگو دانست. زیرا بر اساس فرضیات مختلف بیولوژیکی یا آماری درباره توزیع داده ها و یا نحوه طراحی آزمایش روشهای نرمالسازی متعددی برای ریزآرایه های بیان ژنی با دهها هزار پروب یا بیشتر پیشنهاد شده است. اما فرضیات معمول برای این روشها در مورد ریزآرایه های mirna با تعداد کم پروب صادق نبوده و بنابراین دقت و ریزبینی بیشتری برای تعیین روش پیش پردازش بهینه برای آرایه های mirna مورد نیاز است. پس الگوی کلی به گونه ای بیان شده است که قابلیت اعمال روشهای مختلف و سپس انتخاب بهترین روش پیش پردازش را فراهم کرده است و قیاس معنی دارتری را نتیجه می دهد. به منظور بررسی نحوه عملکرد الگوی پیشنهادی، کلیه مراحل بر روی دو دسته داده بدست آمده از دیتابیس پیاده سازی و اجرا شد و در نهایت ژنهای با بیان متفاوت مشخص گردید. سازگاری نتایج بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی موجود در منابع نشان می دهند که اعمال الگوی کلی و تعیین بهترین روش پیش پردازش و از جمله نرمال سازی می تواند در بدست آوردن نتایج صحیح موثر باشد.

محتوای لیپید گونه های خاصی از جلبک ها می تواند به بیش از 60 درصد برسد، به همین دلیل جلبک یک ماده خام باارزش برای تولید زیست سوخت و به خصوص بیودیزل می باشد. در این تحقیق کشت جامعه ریزجلبکی بومی موجود در پساب شهری مشهد به منظور حذف آلاینده هایی از جمله نیتروژن و فسفر، و همزمان تولید بایومس و لیپید مورد بررسی قرار گرفت. به منظور استحصال بیشترین مقدار ریز جلبک با کشت در فاضلاب خام، بهترین مرحله تصفیه معمول و همچنین بهترین شرایط تغذیه ای برای کشت ریز جلبک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بیشترین بازده تولید بایومس و لیپید مربوط به شرایطی بود که در آن از فاضلاب ورودی به حوضچه هوادهی استفاده شد و مقدار بایومس حاصل پس از 170 ساعت معادل 1.17 گرم وزن خشک بر لیتر و مقدار محتوای لیپید حدود 40 % بود. این مقادیر در استفاده همزمان از دو منبع کربنی سدیم بی کربنات و کربن دی اکسید به میزان به ترتیب 4 گرم بر لیتر و 6% حجمی بدست آمد. در این شرایط و همزمان با کشت ریزجلبک فرآیند تصفیه پساب نیز نتایجی معادل و در مواردی بهتر از فرآیند معمول لجن فعال در تصفیه خانه ها داشت و پارامترهای فاضلاب خروجی شامل میزان بار آلی، محتوای نیتروژن، و محتوای فسفات نیز بهبود قابل ملاحظه ای داشت بطوریکه در شرایط ذکر شده بار آلی حدود 480 واحد، محتوای نیتروژن حدود 110 میلی گرم بر لیتر، و محتوای فسفات حدود 5/7 میلی گرم بر لیتر کاهش داشت. این تغییرات از مقادیر بدست آمده در فرآیند معمول تصفیه بیشتر است که نشان از موثر بودن رشد ریز جلبک در تصفیه همزمان پساب است.

در این پروژه با مطالعه دقیق منابع مختلف تولید بیودیزل، از ریزجلبک به علت عدم تداخل با سایرحوزه ها که مهمترین آن حوزه غذا می باشد و وجود پتانسیل بالا در تولید لیپید استفاده شد. با توجه به این که یکی از مهمترین مراحل تولید بیودیزل از ریزجلبک، مرحله ترانس استریفیکاسیون می باشد که این مهم خود نیز تابع پارامترهای مختلفی از جمله نوع کاتالیست می باشد پس از انتخاب زی توده خشک حاصل از کشت های مختلف، با بررسی روش های ترانس استریفیکاسیون و انتخاب روش مناسب بر اساس آنالیز لیپید، سعی بر بررسی میزان اثر پارامترهای موثر در این روش، بهینه سازی آنها به منظور بیشینه کردن میزان اسیدهای چرب متیل استر در بیودیزل، بررسی پروفایل اسیدهای چرب و آنالیز کیفی بیودیزل های تولید شده می باشد تا فرآیند با هزینه کمتر در مقیاس صنعتی توسعه یابد.

پیل های سوختی میکربی از جدیدترین تکنولوژی های رایج در زمینه تامین انرژی پاک می باشد که با اکسیداسیون مواد آلی توسط میکرورگانیسم، الکتریسیته تولید می شود. بخش بزرگی از مطالعات انجام گرفته پیرامون پیل های سوختی میکربی بر اساس تغذیه ناپیوسته آند با محلول آنولیت می باشد. هنگامی که ولتاژ تولید شده در پیل از آستانه مشخصی پایین تر می رود محلول آند بطور کامل و یا جزیی تعویض می شود. اما در مطالعات مربوط به پتانسیل تجاری سازی این تکنولوژی، فرایند لزوما باید به صورت پیوسته باشد تا هم شرایط پایداری از نظر توان و جریان ایجاد شود و هم نیروی انسانی کمتری برای هدایت پیل لازم باشد. در این تحقیق میزان بار هیدرولیکی بهینه و هم چنین غلظت سابستریت (اسید لاکتیک) با گونه خالص شوانلا مورد بررسی قرار گرفت. به منظور افزایش عملکرد پیل سوختی میکربی پیوسته، پارامتر های غلظت fecl3، غلظت nacl و مقاومت خارجی با استفاده از طراحی آزمایش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد قبل از ایجاد جریان پیوسته، به منظور تشکیل بایوفیلم روی سطح الکترود آند، پیل باید برای مدتی به صورت ناپیوسته و با میزان تلقیح زیاد کار کند. بهترین نرخ بار هیدرولیکی به منظور جریان پیوسته برای پیل مورد مطالعه بین 5/4 تا 6 میلی لیتر بر ساعت به دست آمد. با توجه به غلظت های سابستریت بررسی شده (70-18 میلی مولار)، غلظت بهینه اسید لاکتیک 50 میلی مولار به دست آمد. بر اساس نتایج بهینه سازی، غلظت fecl3 برابر با 12 میلی مولار، غلظت nacl برابر 15 گرم بر لیتر و مقاومت خارجی 473 اهم به دست آمد. همچنین یون آهن بیشترین تاثیر را بر روی عملکرد پیل سوختی میکربی پیوسته داشت.

.در این پروژه به بررسی اثر پارامترهای مهم در گوگردزدایی زیستی میکروارگانیسم تازه شناسایی شده در محیط دو فازی با استفاه از سلول های ساکن پرداخته شده است. در ابتدا مناسب ترین غلظت از منبع گوگردی دی بنزوتیوفن در فاز رشد مطالعه و انتخاب گردید. سیستم دو فازی مورد استفاده شامل مدل نفتی دی بنزوتیوفن در تترادکان و سوسپانسیون سلول های ساکن این گونه در بافر فسفاتmm 50 و ph برابر با 7 می باشد. پروتکل آماده سازی سلول های ساکن بررسی و نشان داده شد که سلول های ساکن جدا شده از انتهای فاز لگاریتمی بالاترین توانایی را در میزان حذف گوگرد دارند. زمان انجام واکنش دو فازی سلول های ساکن این گونه بدست آمد. در انتها تاثیر سه پارامتر مهم در گوگردزدایی زیستی دو فازی یعنی غلظت سلولی در فاز آبی، جزء فاز آلی در مخلوط واکنش و غلظت dbtدر فاز آلی به عنوان ماده گوگردی بر میزان گوگردزدایی بررسی شده است