1-1-نقش دفاعی متابولیت های ثانویه در شرایط تنش… 2

1-2-رادیکال های آزاد و اثرات سوء آن بر گیاه 3

1-3-مکانیسم های دفاعی گیاهان در برابر گونه های فعال اکسیژن (ROS)ها 5

1-4-اهمیت آنتی اکسیدان های گیاهی. 6

1-5-ویژگی های آنتی اکسیدانی تركیبات فنلی. 8

1-6-مبحث اسانس… 9

1-6-1-روغن های اسانسی.. 9

1-6-2-مصارف و کاربرد روغن های اسانسی.. 9

1-6-3-روش های استخراج روغن های اسانسی.. 10

1-6-4-روش های جداسازی ترکیبات روغن های اسانسی.. 11

1-6-4-1-روش کروماتوگرافی گازی(GC) 11

1-6-5-بررسی تکنیک کروماتوگرافی گازی-طیف سنج جرمی (GC/MS) 13

1-7-مبحث آللوپاتی. 13

1-8-خصوصیات کلی تیره برگ بو 16

1-9-خصوصیات گیاه شناسی گیاه برگ بو 16

عنوانصفحه

1-10-خصوصیات اکولوژیکی گیاه برگ بو 17

1-11-خواص درمانی گیاه برگ بو 18

1-12-سایرکاربردهای گیاه برگ بو 19

فصل دوم: مروری بر پژوهش های پیشین

2-1-پژوهش های انجام شده در زمینه ی اندازگیری فعالیت آنتی اکسیدانی گیاهان. 21

2-2-پژوهش های انجام شده در زمینه ی اندازه گیری میزان ترکیبات فنلی گیاهان. 23

2-3-پژوهش های انجام شده در زمینه ی شناسایی ترکیبات موجود در اسانس گیاهان. 24

2-4-پژوهش های انجام شده در زمینه ی اندازگیری فعالیت آللوپاتی گیاهان. 26

اهداف پژوهش… 29

فصل سوم: مواد و روش ها

3-1-جمع آوری و آماده سازی برگهای گیاه برگ بو 31

3-2-عصاره گیری. 33

3-2-1-تهیه عصاره متانولی.. 33

3-2-2-تهیه عصاره آبی.. 33

3-3-تعیین پتانسیل آنتی اکسیدانی با استفاده از روش DPPH.. 33

عنوان صفحه

3-3-1-مواد و محلول های مورد نیاز 34

3-3-2-روش آزمایش…. 34

3-3-3-تهیه محلول استاندارد. 35

3-4-اندازه گیری میزان ترکیبات فنلی کل (Total Phenolics) با استفاده از معرف Folin-Ciocalteu. 36

3-4-1-مواد و محلول های مورد نیاز 36

3-4-2-روش آزمایش…. 37

3-4-3-تهیه محلول استاندارد. 38

3-5-بررسی ترکیبات اسانس برگ گیاه برگ بو 39

3-5-1-اسانس گیری.. 39

3-5-2-آزمایش های مربوط به تعیین ترکیبات موجود در اسانس برگ گیاه برگ بو. 39

3-5-2-1-معرفی دستگاه كروماتوگراف گازی متصل به طیف سنج جرمی (GC/MS) 39

3-6-بررسی پتانسیل آللوپاتی عصاره آبی گیاه برگ بو 40

3-6-1-اثر عصاره آبی برگ گیاه برگ بو بر میزان کلروفیل و کاروتنوئید برگ گیاهچه های گندم و شاهی 40

3-6-1-1-مواد و محلول های مورد نیاز 40

عنوان صفحه

3-6-1-2-آماده سازی گیاهان. 41

3-6-1-3-روش آزمایش… 41

3-6-2-اثر عصاره آبی برگ گیاه برگ بو بر میزان فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز استخراج شده از برگ گیاهچه های گندم و شاهی.. 42

3-6-2-1-مواد و محلول های مورد نیاز 42

3-6-2-2-آماده سازی گیاهان. 43

3-6-2-3-استخراج آنزیم گایاكول پراكسیداز 43

3-6-2-4-تعیین فعالیت آنزیم. 43

تجزیه و تحلیل آماری داده ها 45

فصل چهارم: نتایج

4-1-پتانسیل آنتی اکسیدانی برگ قسمت های مختلف شاخه گیاه برگ بو با استفاده از DPPH.. 47

4-2- میزان ترکیبات فنلی کل (Total Phenolics) با استفاده از معرف Folin-Ciocalteu. 51

4-3-مقایسه بازده اسانس برگ قسمت های مختلف شاخه گیاه برگ بو 54

4-4-شناسایی ترکیبات موجود در اسانس برگ گیاه برگ بو 55

عنوانصفحه

4-4-1-شناسایی ترکیبات موجود در اسانس برگ های شاخه غنچه دار گیاه برگ بو. 55

4-4-2-شناسایی ترکیبات موجود در اسانس برگ های شاخه میوه دار گیاه برگ بو. 55

4-4-3-شناسایی ترکیبات موجود در اسانس برگ های شاخه بدون میوه و غنچه گیاه برگ بو 56

4-4-4-مقایسه بین ترکیبات عمده موجود در اسانس برگ قسمت های مختلف شاخه گیاه برگ بو 62

4-5-پتانسیل آللوپاتی عصاره آبی گیاه برگ بو 63

4-5-1-اثر عصاره آبی برگ های شاخه غنچه دار گیاه برگ بو بر میزان کلروفیل برگ گیاهچه های گندم و شاهی 63

4-5-2-اثر عصاره آبی برگ های شاخه غنچه دار گیاه برگ بو بر میزان کاروتنوئید برگ گیاهچه های گندم و شاهی 64

4-5-3-اثر عصاره آبی برگ های شاخه غنچه دار گیاه برگ بو بر میزان فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز استخراج شده از برگ گیاهچه های گندم و شاهی.. 67

فصل پنجم: بحث

5-1-پتانسیل آنتی اکسیدانی برگ قسمت های مختلف شاخه گیاه برگ بو با استفاده از روش DPPH.. 70

عنوانصفحه

5-2-میزان ترکیبات فنلی کل (Total Phenolics) با استفاده از معرف Folin-Ciocalteu. 71

5-3-شناسایی ترکیبات موجود در اسانس برگ گیاه برگ بو 71

5-4-بررسی پتانسیل آللوپاتی عصاره آبی گیاه برگ بو 73

5-4-1-اثر عصاره آبی برگ های شاخه غنچه دار گیاه برگ بو بر میزان کلروفیل برگ گیاهچه های گندم و شاهی 73

5-4-2-اثر عصاره آبی برگ های شاخه غنچه دار گیاه برگ بو بر میزان کاروتنوئید برگ گیاهچه های گندم و شاهی 73

5-4-3-اثر عصاره آبی برگ های شاخه غنچه دار گیاه برگ بو بر میزان فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز استخراج شده از برگ گیاهچه های گندم و شاهی.. 74

نتیجه گیری کلی. 75

پیشنهادات پژوهشی آینده 76

فهرست منابع فارسی. 77

فهرست منابع انگلیسی. 78

 

فهرست جدول ها

عنوان صفحه

جدول3-1- مخلوط واكنش جهت سنجش فعالیت آنزیم گایاكول پراكسیداز 44

بر حسب میلی گرم در میلیلیتر و درصد مهار رادیکال های آزاد DPPH توسط عصاره ی برگ های شاخه. 51

جدول 4-2 میزان ترکیبات فنلی کل عصاره ی متانولی برگ های شاخه بر حسب میلی گرم گالیک اسید بر گرم وزن خشک 54

جدول 4-3- بازده اسانس برگ های قسمت های مختلف شاخه گیاه برگ بو 54

جدول 4-4- ترکیبات تشکیل دهنده اسانس برگ گیاه برگ بو 57

فهرست شکل ها

عنوان صفحه

شکل 3-1-شاخه گیاه برگ بو…………………………………………………………………………………………………32

شکل 3-2-قسمت های مختلف شاخه برگ بو، شاخه غنچه دار(الف)، شاخه میوه دار(ب)، شاخه بدون غنچه و میوه(ج)………………………………………………………………………………………………………………32

شکل 4-1- منحنی استاندارد ترولکس بر حسب میکرومول. 49

) عصاره متانولی برگ های شاخه غنچه دار(الف)، برگ های شاخه میوه دار(ب) و برگ های شاخه بدون میوه و غنچه(ج) بر جذب محلول DPPH. 50

شکل 4-3- منحنی استاندارد گالیک اسید برحسب میکروگرم درمیلی لیتر 52

) عصاره متانولی برگ های شاخه غنچه دار(الف)، برگ های شاخه میوه دار(ب) و برگ های شاخه بدون میوه و غنچه(ج) 53

شکل 4-5- کروماتوگرام اسانس برگ های شاخه غنچه دار گیاه برگ بو. 59

شکل 4-6- کروماتوگرام اسانس برگ های شاخه میوه دار گیاه برگ بو. 60

شکل 4-7- کروماتوگرام اسانس برگ های شاخه بدون غنچه و میوه گیاه برگ بو………………..61

شکل 4-8- مقایسه بین ترکیبات عمده موجود در اسانس برگ قسمت های مختلف شاخه گیاه برگ بو 62

عنوان صفحه

شکل 4-9- اثر غلظت های مختلف عصاره آبی برگ های شاخه غنچه دار گیاه برگ بو بر میزان کلروفیل برگ گیاه تک لپه گندم (الف) و گیاه دولپه شاهی (ب).. 65

شکل 4-10- اثر غلظت های مختلف عصاره آبی برگ های شاخه غنچه دار گیاه برگ بو بر میزان کاروتنوئید برگ گیاه تک لپه گندم (الف) و گیاه دولپه شاهی (ب).. 66

شکل 4-11- اثر غلظت های مختلف عصاره آبی برگ های شاخه غنچه دار گیاه برگ بو بر میزان فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز از برگ گیاه تک لپه گندم (الف) و گیاه دولپه شاهی (ب).. 68

مقدمه

 

بشر در طول قرن ها به گیاهان به عنوان منبعی از کربوهیدرات، پروتئین و چربی وابستگی کامل داشته است. عمدتاً یکسری از واکنش های شیمیایی که واسطه آنزیمی دارند، در گیاه زنده به عنوان متابولیسم شناخته می شوند. این واکنش های شیمیایی با هم هماهنگ شده تا مسیرهای متابولیکی که در آنها سنتز مولکولهایی مثل قندها، اسیدهای آمینه، اسیدهای چرب عمده، نوکلئوتیدها و پلیمرهای حاصل از آنها (DNA RNA,) انجام می شود، به دست آیند. این تجمع به عنوان متابولیسم اولیه در نظر گرفته می شود و ترکیبات تولید شده که برای زنده ماندن و سالم ماندن گیاه لازم هستند متابولیت اولیه نامیده می شوند. همچنین در گیاهان، مسیرهای متابولیکی دیگری نیز وجود دارد که محصول این مسیرها برای گیاه کاملاً مشخص نیست که به این ترکیبات متابولیت های ثانویه اطلاق می گردد و به مسیر تولید آنها متابولیسم ثانویه می- گویند.

متابولیت های اولیه در بین تمام گیاهان مشترک هستند ولی نوع و میزان متابولیت های ثانویه از یک گونه گیاهی به گونه ای دیگر ممکن است متفاوت باشد. متابولیت های ثانویه گیاهی براساس نحوه بیوسنتز به ترپن ها، فنولیک ها و ترکیبات ازت دار تقسیم می شوند [Taiz & [Zeiger, 2002.

3-1-1 جرم الکترومغناطیسی و مسئله­ی واگرائی خودانرژی بارهای نقطه­ای.. 45

3-1-2 اصل برهم­نهی خطی در نظریه ماکسول. 47

3-2 نظریه الکترودینامیک غیرخطی.. 48

3-2-1 معادلات میدان در نظریه الکترودینامیک غیرخطی.. 51

3-2-2 محاسبه ی شدت میدان مطلق … 55

3-2-3 معادلاتِ موج در نظریه­های الکترودینامیک غیرخطی.. 56

3-3 جمع­بندی.. 58

فصل چهارم. 60

ترمودینامیک سیاه چاله ها در گرانش لاولاک… 60

4-1 ترمودینامیک سیستم­ها در طبیعت.. 61

4-2 ترمودینامیک سیاهچاله­ها 64

4-3 ترمودینامیک سیاهچاله­ها در گرانش خمش مراتب بالا. 68

4-4 کمیت­های ترمودینامیکی.. 70

4-4-1 بار الکتریکی.. 70

4-4-2 پتانسیل الکتریکی.. 71

4-4-2 سرعت زاویه ای.. 71

فصل پنجم. 73

ترمودینامیک جواب­های گرانش لاولاک مرتبه سوم در حضور کلاس­های نمائی و لگاریتمی نظریه الکترودینامیک غیرخطی.. 73

5-1 کُنش و معادلات میدان گرانش لاولاک مرتبه سوم در حضور میدان­های الکترومغناطیسی غیرخطی 74

5-2 جوابهای سیاهچاله­های باردار استاتیک در گرانش لاولاک مرتبه سوم در حضور شکل­های نمائی و لگاریتمی الکترودینامیک غیرخطی.. 75

5-2-1 جواب­های باردار استاتیک 1+6 بُعدی.. 79

5-2-2 معرفی جرمِ هندسی در گرانش لاولاک مرتبه سوم. 82

5-2-3 خصوصیات فضازمانِ جواب­های باردار استاتیک 1+6 بُعدی.. 83

5-2-4 جواب­های سیاهچاله­های باردار استاتیک بُعدی.. 91

5-3 بررسی ترمودینامیک سیاهچاله­های لاولاک مرتبه سوم در حضور میدان­های الکترومغناطیسی غیرخطی 94

5-4 طبیعتِ پایداری سیاه چاله ها در آنسامبل های کانونی و کانونی بزرگ.. 99

5-4-1 بررسی پایداری ترمودینامیکی سیاهچاله­های باردار مجانباً تخت در آنسامبل کانونی.. 100

5-4-2 بررسی پایداری ترمودینامیکی سیاهچاله­های باردار مجانباً تخت در آنسامبل کانونی بزرگ 105

5-5 لایه­های سیاهِ چرخانِ باردار مجانباً در گرانش لاولاک مرتبه سوم در حضور شکل­های نمائی و لگاریتمی الکترودینامیک غیرخطی.. 110

5-6 بررسی ترمودینامیک لایه­های سیاه چرخانِ باردار مجانباً گرانشِ لاولاک مرتبه سوم در حضور میدان­های الکترومغناطیسی غیرخطی.. 114

5-7 طبیعتِ پایداری لایه­های سیاه در آنسامبل های کانونی و کانونی بزرگ.. 120

5-7-1 بررسی پایداری ترمودینامیکی لایه­های سیاه چرخانِ باردار مجانباً در آنسامبل کانونی 120

5-7-2 بررسی پایداری ترمودینامیکی لایه­های سیاه چرخانِ باردار مجانباً در آنسامبل کانونی بزرگ 123

فصل ششم. 127

نتیجه­گیری و پیشنهادات.. 127

پیوست الف.. 132

پیوست ب.. 134

پیوست ج. 135

مراجع. 137

فهرست شکل­ها

شکل 1-1: نظریه به عنوان نظریه مادر برای پنج نظریه اَبرریسمان 10 بُعدی و نظریه اَبرگرانش 11 بُعدی ……………. 8

شکل 2-1: شکل سمت چپ تقسیم فضای فیزیکی به صفحاتِ زمان ثابت در چارچوبِ 4 مختصه­ای فضا و زمان در نظریه نیوتن. یک نقطه­ در این چارچوب یک رویداد نامیده می­شود و مسیر یک ذره در فضا و زمان توسط پیوستاری یک بُعدی از رویدادها، تحت عنوان جهان­خط، مشخص می­شود. شکل سمت راست لایه بندی فضازمان در نظریه نسبیت خاص را نشان می­دهد …………………………………………………………. ………………………………………………………………………19

شکل 2-2: دستگاه مختصات یک نگاشت از خمینه به فضای اقلیدسی است …………………………………………………………22

شکل 2-3: یک تبدیل مختصات بین دو مجموعه مختصات ………………………………………………………………………..23

شکل 3-1: تغییرات بر حسب . شکل سمت چپ به ازای مقادیر و . شکل میانی به ازای مقادیر و ؛ دیده می­شود که با افزایش سه مدل در فاصله­ی مکانی خیلی کوچک برهم منطبق می­شوند. شکل سمت راست رفتار در نزدیکی مبدأ به ازای مقادیر و را نشان می­دهد ………………………………55

شکل 5-1: مقایسه رفتار تابع­های متریک (لگاریتمی، نمائی و ماکسولی) برای فضازمان­های مجانباً تخت . به ازای مقادیر ………………….86

شکل 5-2: مقایسه رفتار تابع­های متریک (لگاریتمی، نمائی و ماکسولی) برای فضازمان­های مجانباً . به ازای مقادیر …………………86

شکل 5-3: تغییرات تابع متریک نسبت به برای کلاس­های (شکل مشکی رنگ) و (شکل آبی رنگ) برای حالت­های متفاوت پارامترِ جرم. به ازای مجموعه مقادیر ……………………………………………………………………………………………….88

شکل 5-4: تغییرات تابع متریک نسبت به برای کلاس­های (شکل مشکی رنگ) و (شکل آبی رنگ) به ازای مقادیر ، ، و . در شکل خطوط باریک مربوط به حالت (سیاه­چاله­ با یک اُفق)، خطوط پررنگ مربوط به حالت (سیاه­چاله با دو اُفق)، خطوط نقطه­ای مربوط به حالت (سیاه­چاله با اُفق اکستریم) و خطوط خط-نقطه­ای مربوط به حالت (تکینگی عریان) هستند………………………………………………………………………..90

شکل 5-5: برای کلاس – تغییرات دما بر حسب (شکل سمت چپ) و تغییرات دما بر حسب (شکل سمت راست). به ازای مقادیر ………………102

شکل 5-6: برای کلاس – تغییرات ظرفیت گرمایی بر حسب . شکل سمت چپ تغییرات در دامنه­های کوچک را نشان می­دهد. شکل سمت راست تغییرات در مقادیر بزرگ­تر را نشان می­دهد. به ازای مقادیر …………………………………………….103

شکل 5-7: برای کلاس – تغییرات دما بر حسب (شکل سمت چپ) و تغییرات دما بر حسب (شکل سمت راست). به ازای مقادیر ……………..104

شکل 5-8: برای کلاس – تغییرات ظرفیت گرمایی بر حسب . به ازای مقادیر ……………………………………….104

شکل 5-9: برای کلاس – از چپ به راست به ترتیب تغییرات جرم، دما، ظرفیت گرمایی و دترمینان ماتریس هسیان (در آنسامبل کانونی بزرگ) بر حسب . به ازای مقادیر …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………107

شکل 5-10: برای کلاس – از چپ به راست به ترتیب تغییرات جرم، دما، ظرفیت گرمایی و دترمینان ماتریس هسیان (در آنسامبل کانونی بزرگ) بر حسب . به ازای مقادیر …………………………………………………………………………………………………………………………….108

شکل 5-11: برای کلاس – از چپ به راست به ترتیب تغییرات جرم، دما و ظرفیت گرمایی بر حسب . به ازای مقادیر ………………………………….122

2-6-3. زندقه 18

2-6-4. معتزله 19

فصل سوم: زندگینامه زمخشری

3-1. زندگینامه زمخشری 22

3-2. صفات و أخلاق زمخشری 27

3-2-1. ویژگیهای جسمی 27

3-2-2. ویژگیهای معنوی 28

3-2-2-1. هوش و استعداد 28

3-2-2-2. عزت نفس 28

3-2-2-3. طمع و قناعت 29

3-2-2-4. دینداری 29

3-2-2-5. تواضع 29

3-2-2-6. عرب و زبان عربی از دیدگاه زمخشری 30

3-2-2-7. تجردی 30

3-2-2-8. سخت گیری در برابر مخالفان 30

3-2-2-9.باورهای مذهبیو کلامی زمخشری 31

3-2-3. مذهب زمخشری 34

3-3. علم و ادبیات زمخشری 34

3-4. استادان زمخشری 37

3-4-1- استادان دیگر زمخشری 39

3-5. شاگردان زمخشری 40

3-6. آثار و تألیفات زمخشری 41

3-14. وفات زمخشری 46

فصل چهارم: تناص، مقامه و مقامه نویسی

4-1. تعریف تناص 48

4-2. بینامتنی وخاستگاه آن 51

4-3. بینامتنی از دیدگاه منتقدان غرب 52

4-4. بینامتنی در ادبیات عرب 53

4-5. عملیات بینامتنی 54

4-6. بینامتنی واژگان، جملات و مفاهیم 55

4-7. بینامتنی نحوی 56

4-8. بینامتنی صرفی 57

4-9. بینامتنی بلاغی 58

4-10. محورهای بینامتنی در رابطه با قرآن کریم 58

4-10-1. نفی جزیی یا اجترار 58

4-10-2. نفی متوازی یا امتصاص 59

4-10-3. نفی کلی یا حوار 59

4-11. تلمیح 59

4-12. تعریف نثر و انواع آن: 60

4-12-1. نثر مرسل 61

4-12-2. نثر مسجع 61

4-13. کاربرد مقامه در لغت 61

4-13-1. مَقَام به فتح (مَ): 61

4-13-2. اگر واژه ی مَقام مصدر میمی باشد؛ یعنی اقامت گزیدن 63

4-13-3. مُقام به ضمه ی (مُ) از أقام یُقیم إقامة است 63

4-13-4. المُقامة به دو معنی آمده است 63

4-2-5. المَقامَة 64

4-14. معنی مقامه در اصطلاح 65

4-15. سرآغاز فن مقامه نویسی 66

4-16. برخی از عوامل احتمالی مؤثر در ظهور فن مقامه نویسی توسط بدیع الزمان 69

4-17. موضوع در مقامات 70

4-17-1. تکدی گری 70

4-17-2. نظم و نثر 70

4-17-3. نقد ادبی 70

4-17-4. مزاح 70

4-17-5. فلسفه، منطق و کلام 71

4-17-6. تاریخ 71

4-17-7. وصف 71

4-17-8. نصایح و مواعظ 71

4-17-9. مسایل اجتماعی 71

4-17-10. مدح 71

4-17-11. سیاست 72

4-17-12. علوم مختلف 72

4-17-13. موضوعات مختلف 72

4-18. ساختار و اسلوب مقامه نویسی 72

4-18-1. راوی 72

4-18-2. قهرمان داستان 73

4-18-3. حادثه (صحنه) 73

4-18-4. قربانی (ضَحیّه) 73

4-18-5. اسلوب قصه در مقامات 73

4-19. اهداف و اغراض مقامات 74

4-20. سیر تاریخی فن مقامه نویسی 75

4-21. برجسته ترین پیروان مقامات بدیع الزمان 76

فصل پنجم: بینامتنی مقامات زمخشری با قرآن کریم

5-1. بینامتنی مقامات زمخشری با قرآن کریم 81

3-2- مراحل الگوریتم.. 58

3-2-1- فاز اول.. 59

3-2-2- فاز دوم. 60

3-2-3- فاز سوم. 61

3-2-4- فاز چهارم. 62

3-3- مدل های حرکت… 63

3-3-1- مدل حرکتی پیاده روی تصادفی.. 64

3-3-2- مدل حرکتی ایستگاه تصادفی.. 66

3-3-3- مدل حرکتی امتداد تصادفی.. 67

3-3-4- مدل حرکتی جامع منطقه شبیه سازی.. 68

3-3-5- مدل حرکتی گام به گام. 69

3-3-6- مدل حرکتی حرکت هموار. 70

4- فصل چهارم : نتایج شبیه سازی.. 74

4-1- معرفی محیط شبیه سازی.. 74

4-2- نتایج شبیه سازی.. 76

4-2-1- متوسط انرژی باقی مانده. 77

4-2-2- واریانس انرژی باقیمانده. 77

4-2-3- سربار پیغام کنترلی.. 78

4-2-4- گره های حسگر فعال در شبکه. 79

4-2-5- درصد گم شدن(نرسیدن) پیغام ها 80

5- فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادهای آینده. 82

5-1- نتایج.. 82

5-2- پیشنهادها 85

6- مراجع.. 86

فهرست جداول

جدول ‏4‑1: ویژگی های دستگاه کامپیوتری استفاده شده برای شبیه­سازی.. 74

جدول ‏4‑2: پارامترهای اولیه تنظیم شده در طول شبیه­سازی.. 76

فهرست اشکال

شکل ‏2‑1: مسیریابی در شبکه های حسگر بی سیم.. 14

شکل ‏2‑2: نحوه عملکرد پروتکل SPIN ]17[ 21

شکل ‏2‑3: نحوه عملکرد پروتکل انتشار هدایت شده ]12[ 22

شکل ‏2‑4: عملکرد تجمیع اطلاعات در پروتکل انتشار هدایت شده ]12[ 25

شکل ‏2‑5: ساختار شبکه های سلسله مراتبی ]23[ 31

شکل ‏2‑6: ساختار پروتکل LEACH.. 35

شکل ‏2‑7: حالت های مختلف گره حسگر در CBHRP [40]. 40

شکل ‏2‑8: رویه تجمع و جمع آوری داده ها بر مبنای زنجیره [43]. 43

شکل ‏2‑9: ساختار الگوریتم VGA ]44[ 44

شکل ‏2‑10: دیاگرام وضعیت ها در GAF [46]. 46

شکل ‏2‑11: خوشه بندی [48]. 48

شکل ‏3‑1: مرکز جمعیت بهترین مکان برای قرار گرفتن سرخوشه[6]. 56

شکل ‏3‑2: فلوچارت الگوریتم.. 59

شکل ‏3‑3: پیغام دهی در فاز اول الگوریتم.. 60

شکل ‏3‑4: پیغام دهی در فاز دوم الگوریتم.. 61

شکل ‏3‑5: پیغام­دهی در فاز سوم الگوریتم.. 62

شکل ‏3‑6: پیغام­دهی در فاز چهارم الگوریتم.. 63

شکل ‏3‑7: مدل حرکتی پیاده روی تصادفی با زمان تصادفی t[52]. 65

شکل ‏3‑8: مدل پیاده روی تصادفی با مسافت پیمایشی d در مسیر انتخابی[52]. 65

شکل ‏3‑9: مدل حرکتی ایستگاه تصادفی[52]. 66

شکل ‏3‑10: متوسط همسایگی عامل ها در مدل حرکتی ایستگاه تصادفی[52]. 67

شکل ‏3‑11: مدل حرکتی امتداد تصادفی.. 68

شکل ‏3‑12: مثال از مدل حرکتی جامع منطقه شبیه­سازی.. 69

شکل ‏3‑13: اعضای خوشه و نحوه ارتباط با چاهک [5]. 72

شکل ‏3‑14: تعداد گام ارسال از گره ی حسگر به سرخوشه[5]. 73

شکل ‏4‑1: نمودار متوسط انرژی باقیمانده در شبکه بعد از 100 ثانیه شبیه­سازی.. 77

شکل ‏4‑2: واریانس انرژی باقیمانده در گره های حسگر شبکه بعد از 100 ثانیه شبیه­سازی.. 78

شکل ‏4‑3: تعداد پیغام کنترلی سربار الگوریتم بعد از 200 ثانیه شبیه­سازی.. 79

شکل ‏4‑4: تعداد گره­های فعال در شبکه بعد از 200 ثانیه شبیه­سازی.. 80

شکل ‏4‑5: درصد گم­شدن پیغام ها در شبکه بعد از 100ثانیه شبیه­سازی.. 81

شکل 5‑1: توزیع یکنواخت گره های حسگر در شبکه. 83

شکل 5-2:شکل قرار گرفتن گره­های شبکه در طول شبیه­سازی ……………………………. 82

چکیده:

شبکه­های حسگر بی­سیم مجموعه ای از سنسور­های حسگر بی­سیم است که در محیط به صورت تصادفی برای جمع­آوری اطلاعات پراکنده شده­اند. مسئله انتقال بهینه ی داده ها، یکی از موارد بسیار مهم در به کارگیری فناوری های نوینی از قبیل شبکه های حسگر بی سیم چندرسانه ای است. اگرچه شبکه های حسگر بی سیم چندرسانه ای توسعه یافته شبکه های حسگر بی سیم هستند، اما با توجه به ماهیت این شبکه ها و محدودیت ذاتی حسگرها در حوزه های انرژی، توان محاسباتی و ظرفیت حافظه ای، مسئله انتقال داده ها در جهت تضمین پارامترهای کیفیت خدمات، با چالش های فراوانی روبرو خواهد شد. مجموعه­ای از روش­های انتقال داده در شبکه های حسگر مبتنی بر خوشه­بندی حسگرها در شبکه هستند، که با افراز شبکه به تعدادی خوشه ی مجزا و مدیریت سلسله مراتبی مسئله ی انتقال داده ها سعی در ساده سازی این مسئله دارند.

در سالیان اخیر روش­های مختلفی برای ­ایجاد خوشه و انتخاب سر خوشه­ی مناسب و بهینه سازی انتقال داده ها از این طریق ارائه شده است. موارد مختلفی در حوزه ی وجود دارند که می توانند بر کیفیت انتقال داده ها در شبکه تأثیرگذار باشند. یکی از این موارد انتخاب بهینه ی گره سرخوشه برای مدیریت هر یک از خوشه ها است؛ چنین گرهی علاوه بر توانایی مدیریت جریان داده های زیر گره های مجموعه ی خود باید دسترسی مناسبی به تمام خوشه ی خود و نیز به گره چاهک داشته باشد. علاوه بر این توزیع سرخوشه ها باید به گونه ای باشد که خوشه هایی با حجم متناسب و تعداد کافی در شبکه را تأمین نمایند. از این گذشته، عملیات خوشه بندی و انتخاب سرخوشه ها باید در دوره های زمانی مناسب و با هدف جلوگیری از تحمیل حجم کاری سنگین به تعداد محدودی از گره ها تکرار شود.

با معرفی انواع مختلف الگوریتم های فرا ابتکاری، روش های نوینی برای حل مسئله های بهینه سازی به وجود آمده اند که آزمایش های تجربی حکایت از کارایی بسیار مناسب آنها در مسائلی از حوزه های مختلف علوم و مهندسی دارند. در این پایان­نامه روشی برای انتخاب سرخوشـه مناسب بر اساس الگوریتـم فرا ابتکاری کوچ پرندگان که به صورت توزیع شده در شبکه حسگر بی­سیم متحرک اجرا می شود، ارائه شده و نتایج حاصل از شبیه­سازی این الگوریتم در حالت­های مختلف حرکتی آورده شده است.

مقدمه
شبکه های حسگر بی سیم[1] از مجموعه ای حسگر بی سیم تشکیل شده است که به جهت جمع آوری اطلاعات در محیطی به فراخور کاربرد آنها پخش شده اند. به طور کلی شبکه های حسگر بی سیم جهت جمع آوری اطلاعات در مناطقی که کاربر نمی تواند حضور داشته باشد مورد استفاده قرار می گیرند [1]. در یک شبکه حسگر، حسگرها به صورت جداگانه مقادیر محلی را نمونه برداری می کنند و این اطلاعات را در صورت لزوم برای حسگرهای دیگر و در نهایت برای مشاهده گر اصلی ارسال می نمایند. شبکه های حسگر بی سیم معمولاً در محیط های سخت که دسترسی انسان به آن مکان ها سخت و پرهزینه است استفاده می شوند. از شبکه های حسگر بی سیم درهواشناسی، کشاورزی، زلزله نگاری، صنایع نظامی و جنگ ها، ایجاد محدوده ی امنیتی و … استفاده می شود [1].

این مزایا عبارتند از ]۵[:
۱- امکان اصلاح ژنتیکی میکروارگانیسم ها
۲- سرعت رشد و محتوای پروتئینی بالای میکروارگانیسم ها
۳- استفاده از طیف وسیعی از روش ها، سوبستراها و میکروارگانیسم ها برای این منظور
۴- عدم وابستگی تولید به تغییرات آب و هوایی
۵- عدم نیاز به فضای زیاد برای تولید
۶- سرعت و راندمان تولید بالا.
با این حال تولید پروتئین تک یاخته با کیفیت و بازدهی بالا نیازمند انتخاب میکروارگانیسم و سوبسترای مناسب و انتخاب روش مناسب برای تخمیر می باشد.

۱-۲- تاریخچه
اصطلاح پروتئین تك یاخته اولین بار توسط پروفسور كارل ویلسون در سال ١٩٤٤ در انستیتو تكنولوژی ماساچوست آمریكا ابداع گردید ]۶[. این اصطلاح برای ماده ای با محتوای پروتئینی كمتر از ۶۵ درصد مناسب نیست و اصطلاح “تودة سلولی تك یاخته” را برای چنین مواردی توصیه می كنند. همچنین مناسب تر است، برای تودة سلولی محتوی پروتئین به دست آمده از قارچ، اصطلاح “پروتئین قارچی” كه اخیراً در بسیاری از منابع به كارگرفته شده است، استفاده شود.
تولید پروتئین تک یاخته از مخمر برای اولین بار در جنگ جهانی اول توسط آلمان ها انجام شد. پروتین اولین پروتئین تک یاخته تجاری بود که به عنوان افزودنی خوراک حیوانات مورد استفاده قرار گرفت. در اواسط سال ۱۹۳۰ و جنگ جهانی دوم، این امر مورد توجه بیشتری قرار گرفت و تولید آن به ۱۵ هزار تن در سال رسید.
اولین كنفرانس بین المللی در مورد پروتئین تک یاخته در سال ١٩٦۸ در ماساچوست آمریكا برگزار شد و در آن كنفرانس، كمپانی بریتیش پترولیوم تنها ارائه كننده تولید صنعتی آن بود. در دومین كنفرانس كه در سال ١٩٧٣ در همان محل برگزارگردید؛ بسیاری از كمپانی ها تولیدات صنعتی خود را ارائه نمودند. كارخانه هایی كه تا سال ١٩٩٠ بصورت صنعتی پروتئین تک یاخته تولید می كردند؛ به طور عمده از دو منبع سوبسترایی هیدروكربنی و یا قندی استفاده می نمودند. منابع سوبسترای قندی عمدتاً شامل ملاس، ضایعات كشاورزی، فاضلاب های كارخانجات صنایع غذایی و صنایع چوب و كاغذ بودند،درحالیكه سوبستراهای هیدروكربنی عمدتاً شامل مشتقات نفتی، اتانول و متانول بود. شركت BP و یك شركت ایتالیایی یك واحد 000/100 تنی تولید پروتئین تک یاخته از مشتقات نفتی را در ایتالیا تأسیس نمودند که در سال ١٩٧٧ به علت بحران های جهانی باعث ورشكستگی این شركت ها و از جمله شركت BP گشت. در اوایل دهه ١٩٨٠ اولین واحد صنعتی تولید پروتئین تک یاخته از متانول توسط شرکت ICIدر انگلستان به ظرفیت 000/60 (تن/سال( مورد بهره برداری قرار گرفت ولی در سال ١٩٨٧ تولیدات این كارخانه به علت عدم توان رقابت با سایر منابع پروتئینی مانند پودر ماهی و سویا، متوقف گردید ]۸,۷,۴[. همچنین شركت RHM در انگلستان با همكاری شركت ICIدر اواسط دهه ۸۰ میلادی پروتئین میكروبی تحت نام تجارتی کورن تولیدكرد كه ساختاری شبیه به گوشت داشته و توسط رشد کپک فوزاریوم گرامینراروم بر روی مواد نشاسته ای تولید می شد. این محصول به خاطر استفاده از كپك كه به طور طبیعی دارای محتوای اسید هسته ای كمتری از باكتری ها می باشد و بخاطر اضافه كردن یك عملیات برای كاهشRNA در فرآیند تولید صنعتی، دارای محتوای هسته ای خیلی پایین می باشد و لذا استفاده از آن در خوراك انسان در انگلستان مجاز تشخیص داده شد. تولید اولیه این محصول در سال ۱۹۸۵، ۱۰۰۰ تن در سال بود و از موفقیت اقتصادی برخوردار شد، زیرا به جای كنجاله سویا با سویا و گوشت رقابت می كرد. شركت نفتی شل در سال ١٩٧٤ طرح تأسیس یك واحد 000/100 تنی تولید پروتئین تک یاخته در آمستردام را آغاز نمود ولی به دلیل وجود منابع پروتئین گیاهی ارزان قیمت و سایر مشكلات، عملیات احداث كارخانه در سال ١٩٧٦ متوقف گردید.
بررسی ها نشان می دهد بیشترفعالیت ها در توسعه فرآیند تولید پروتئین تک یاخته توسط شركت های نفتی صورت گرفته است و این به دلیل کاهش قیمت نفت در سال های ۱۹۶۵-۱۹۵۷ بوده است. از سال ۱۹۷۴ روند افزایش قیمت نفت سال به سال شدیدتر شد، به طوریکه در سال۱۹۸۱ به ۳۵ دلار به ازای هر بشکه رسید. همان طورکه بررسی شد تحولات تولید پروتئین تک یاخته با تحولات قیمت نفت هم زمانی داشته و این امر از آن جا ناشی می شود که۶۰ تا ۸۰ درصد هزینه های مربوط به یک واحد تولید پروتئین تک یاخته به هزینه های ماده اولیه مربوط می شود] ۹,۴[.

۱-۳-ارزشتغذیهایپروتئین تک یاخته
ارزش تغذیه ای و یا مضرات پروتئین تک یاخته حاصل از منابع مختلف بستگی به ترکیبات آن دارد. مواد مغذی، ویتامین ها، نیتروژن، کربوهیدرات ها، چربی ها، ترکیبات دیواره سلولی، اسیدهای نوکلئیک، غلظت پروتئین و پروفایل اسیدهای آمینه باید بعد از تولید برای استفاده در غذای انسان و خوراک حیوانات آنالیز شود.
جلبک ها غنی از پروتئین، چربی ها و ویتامین های A، B، C، D و E می باشند. جلبک های تک سلولی منبع اصلی ویتامین های A و D هستند. علاوه بر ویتامین ها، جلبک ها حاوی۶۰-۴۰% پروتئین، ۷% نمک های معدنی، کلروفیل و فیبر بوده و میزان اسید نوکلئیک در آن ها بسیار پایین است (6-4%). قارچ ها شامل ویتامین های گروه B هستند. همچنین میزان اسید نوکلئیک در آن ها پایین است (9-7%). این پروتئین های تک یاخته همچنین از نظر اسید های آمینه سولفوردار غنی می باشند و پروتئین آن ها حدود۳۰ تا ۷۰% است. مخمرها حاوی تیامین، ریبوفلاوین، بیوتین، نیاسین، پنتوتنیک اسید، پیریدوکسین، کولین، گلوتاتیونو فولیک اسیدمی باشند .باکتری ها حاوی میزان بالای پروتئین بوده و اسیدهای آمینه ضروری معینی دارند. میزان پروتئین در آن ها ۸۰% است. آن ها هم چنین دارای میزان بالای ۱۶-۱۵% اسیدهای نوکلئیک به ویژه RNA هستند. پروتئین حاصل از باکتری غنی از متیونین می باشد (۳-۲/۲%) که در مقایسه با جلبک ها (۶/۲-۴/۱%) و قارچ ها (۵/۲-۸/۱%) بالاتر است] ۱[.

1-4- ترکیبات سمیپروتئین تک یاختهو اثرات آن ها
پروتئین تک یاخته پس از استخراج و خالص سازی، برای استفاده به عنوان غذای انسان، حتما باید با استاندارد های جهانی قابل مقایسه باشد. محصول نهایی تنها نباید مغذی بوده بلکه باید از تمامی آزمایشات مربوط به سمیت عبور کرده تا بصورت تجاری برای غذای انسان قابل استفاده باشد. علاوه بر اسیدهای نوکلئیک، چندین ماده سمی و ترکیبات ناخواسته باید حذف شود که در بخش بعدی شرح داده خواهد شد.

۱-۴-۱- اسیدهای نوکلئیک
میزان بالای اسیدهای نوکلئیک در بدن باعث تولید اسید اوریک می شود. در اثر شکسته شدن نوکلئیک اسیدها، غلظت اسید اوریک در پلاسما و کلیه افزایش می یابد که این ماده می تواند در مفاصل کریستالیزه شود و منجر به تشکیل سنگ کلیه و نقرس در انسان گردد. اسیدهای نوکلئیک پروتئین های تک یاخته مختلف اگر برای غذای انسان استفاده شود باید تا حد قابل قبولی کاهش یابد.
میزان مجاز مصرف اسید نوکلئیک برای انسان، روزانه ۲ گرم است. پروتئین حاصل از باکتری حاوی میزان بالای اسید نوکلئیک می باشد. RNA موجود در سلول های مخمر وابسته به ترکیبات محیط کشت و نسبت کربن به نیتروژن است. میزان اسیدهای نوکلئیک می تواند به روش های گوناگون کاهش یابد. فعال کردن آنزیم RNAase بوسیله فرآیند حرارتی بالا (۶۰ تا۷۰ درجه سلسیوس برای۲۰دقیقه)، هیدرولیز قلیایی اسیدهای نوکلئیک، اصلاح شرایط محیط کشت بوسیله عناصر نیتروژن، کربن، فسفر و روی، استخراج شیمیایی وحذف نوکلئیک اسیدها از جمله این روش هاست.

۱-۴-۲- توکسین ها
سموم در واقع متابولیتهای ثانویه تولید شده توسط قارچ خاص و باکتری ها در طول رشدهستند. جلبکها عموما سموم مضر تولید نمی کنند. پروتئین تک یاخته زمانی کهبرای خوراک حیوانات استفاده می شود سطح مسمومیت آن بیشتر اززمانی است که بوسیله انسان مصرف می شود. از انواع توکسین ها می توان به مایکوتوکسین ها و توکسین های باکتریایی اشاره کرد. حضور مایکوتوکسین ها در بعضی از گونه های قارچی یک مانع بزرگ در استفاده از آنها تلقی می شود. این توکسین هاسبب تولید واکنش های آلرژیک، بیماریها و سرطان کبد در انسان و حیوان می شوند. از مهم ترین مایکوتوکسین ها می توان به آفلاتوکسین ها اشاره کرد. توکسین های باکتریایی شامل اندوتوکسین و اگزوتوکسین می باشند. اگزوتوکسین ها از باکتری های گرم مثبت حاصل می شوند. آن ها در واقع پروتئین هایی با وزن مولکولی بسیار بالا هستند. اندوتوکسین ها بخشی از دیواره سلولی داخلی باکتری های گرم منفی می باشند. آن ها در واقع لیپو پلی ساکاریدهایی هستند که بخش چربی آن ها می تواند سمیت ایجاد کند. اگزوتوکسین ها را به راحتی می توان از محصول پروتئینی خارج ساخت زیرا آن ها به حرارت بسیار حساس هستند اما خارج کردن اندوتوکسین ها به این علت که بخشی از دیواره سلولی هستند، بسیار مشکل می باشد ]۱[.

۱-۵- ضرورت انجام پروژه
همان طور که گفته شد در حال حاضر جهان با چالش افزایش جمعیت مواجه است و با رشد جمعیت نیاز به مواد غذایی روز به روز بیشتر احساس می شود. از آنجایی که در آینده ی نزدیک تقاضا برای مواد غذایی به یک معضل تبدیل خواهد شد بنابراین یکی از نگرانی های کشورهای فقیر، تأمین منابع غذایی است. این در حالی است که می توان از ضایعات و مواد بی ارزش و دور ریختنی همچون ضایعات کشاورزی با استفاده از میکروارگانیسم ها مواد با ارزش غذایی نظیر منابع پروتئینی تولید کرد. استفاده از مواد لیگنوسلولزی به عنوان منبع کربن برای تولید پروتئین تک یاخته توجه زیادی را در سال های اخیر به خود جلب کرده است. تفاله نیشکر که اصطلاحاً به آن باگاس نیشکر گفته می شود از جمله مواد لیگنوسلولزی است که به عنوان یک دور ریز کشاورزی به هدر می رود. سالانه مقادیر بسیار زیادی از آن بدون استفاده مانده و یا سوزانده می شودکه این خود از معضلاتآلودگی محیط زیستبه شمار می آید. بیش ترین میزان کشت نیشکر در دنیا و به تبع آن تولید باگاس نیشکر،در کشورهای برزیل، هند، چین، تایلند و پاکستان است و ایران نیز در شمار بیست کشور اول تولید کننده نیشکر قرار دارد. تولید نیشکر در ایران ابتدا از مازندران آغاز و در حال حاضر بخش عمده آن در خوزستان است. بنابراین ما نیز با مشکل محیط زیستی حاصل از استفاده نادرست از باگاس نیشکر مواجه هستیم. در مازندران کارگاه های کوچک زیادی از نیشکر به ویژه در منطقه بهنمیر وجود دارد که بقایای نیشکر آن ها به هدر رفته و در اطراف کارگاه ها بدون استفاده باقی می ماند و یا اینکه با هزینه های زیادی از بین برده می شود. با توجه به این که بخش عظیم هزینه های تولید پروتئین تک یاخته را نوع منبع کربنی به خود اختصاص می دهد امید است این پروژه بتواند گامی به جلو در جهت صنعتی شدن فرآیند تولید پروتئین تک یاخته باشد.


۱-۶- اهداف پروژه
در راستای حل مشکلات مذکور، اهدافی برای انجام این پروژه در نظر گرفته شده است که این اهداف به شرح زیر است:
– تولید پروتئین تک یاخته از باگاس نیشکر با استفاده از مخمر ساکرومایسیس سرویسیه در تخمیر حالت جامد در بیورآکتور سینی دار
– بررسی پارامترهای تأثیرگذار بر سوبسترا نظیر پیش تیمار قلیایی، رطوبت اولیه سوبسترا، غنی سازی سوبسترا با منابع نیتروژنی مختلف
– بررسی پارامترهای عملیاتی تأثیرگذار بر تولید نظیر زمان تخمیر، دما ورطوبت داخلیبیورآکتور
– افزایش بازدهی تولید پروتئین تک یاخته به کمک بهینه کردن پارامترهای تأثیرگذار بر تولید
– انجام آزمایش آمینواسید به منظور شناسایی اسیدهای آمینه موجود در نمونه و ارزیابی تغذیه ای آن.