دانلود رایگان سوالات کارشناسی ارشد آزاد مهندسی شیمی - مهندسی بیوشیمیایی 1390

---

آزمون های برگزار شده

---

تحلیل محتوایی سؤالات ارشد مهندسی بیوشیمیایی آزاد ۱۳۹۰

تحلیل سؤالات آزمون کارشناسی ارشد مهندسی بیوشیمیایی سال ۱۳۹۰ نشان‌دهنده تعادل میان مفاهیم مهندسی واکنش و پدیده‌های زیستی است. در این آزمون، تمرکز ویژه‌ای بر چالش‌های انتقال جرم در سامانه‌های دوفازی و سه‌فازی (مایع-جامد-گاز) که در بیوراکتورها رایج هستند، وجود دارد. داوطلب باید بتواند با استفاده از مدل‌های ریاضی معتبر، رفتار سلول‌ها و آنزیم‌ها را تحت شرایط مختلف عملیاتی پیش‌بینی کند.

مهم‌ترین محورهای موضوعی که در طراحی سؤالات این دوره مورد توجه قرار گرفته‌اند، در چهار دسته اصلی شامل سینتیک آنزیمی، رفتار رشد سلولی، طراحی سیستم‌های کشت و هوادهی، و عملیات بازیابی محصولات زیستی طبقه‌بندی می‌شوند.

سینتیک واکنش‌های آنزیمی و مهار آن‌ها

• معادله میکائیلیس-منتن و روش‌های تعیین ثوابت سینتیکی (نمودار لاینویور-برک)
• بررسی انواع مهارکننده‌های آنزیمی (رقابتی، غیررقابتی و نارقابتی) و تأثیر آن‌ها بر ثوابت سینتیکی
• تأثیر دما، pH و قدرت یونی بر پایداری و فعالیت آنزیم‌ها
• سینتیک آنزیم‌های تثبیت‌شده و تحلیل اثرات نفوذ درون‌ذره‌ای

سینتیک رشد میکروبی و مدل‌سازی

• بررسی فازهای مختلف رشد سلولی در کشت‌های ناپیوسته
• مدل سینتیکی مونو (Monod) و بررسی پارامترهای سودمندی (Yield Coefficients)
• مدل‌های سینتیکی وابسته به محصول و مهار توسط سوبسترا یا محصول
• محاسبه سینتیک مرگ حرارتی میکروارگانیسم‌ها و طراحی فرآیندهای سترون‌سازی حرارتی مداوم و ناپیوسته

طراحی و تحلیل بیوراکتورها

• موازنه جرم و طراحی بیوراکتورهای ناپیوسته (Batch)، مداوم هم‌زده (Chemostat) و لوله‌ای (Plug Flow)
• تحلیل پدیده شستشو (Washout) در کموستات و فرآیندهای بازگشت سلولی
• انتقال اکسیژن در بیوراکتورها، تعیین ضریب انتقال جرم حجمی اکسیژن ($k_L a$) و عوامل مؤثر بر آن
• نقش هم‌زدن، اختلاط و تنش‌های برشی بر سلول‌های حساس

عملیات پایین‌دستی و جداسازی زیستی

• روش‌های تخریب سلولی برای آزادسازی محصولات درون‌سلولی
• فرآیندهای جداسازی فیزیکی شامل گریز از مرکز (سانتریفیوژ)، فیلتراسیون غشایی و رسوب‌دهی
• مبانی کروماتوگرافی صنعتی و استخراج با حلال در سامانه‌های بیولوژیکی

راهبرد پیشنهادی برای مطالعه

1. تسلط بر ریاضیات سینتیک: تسلط بر مشتق‌گیری، موازنه جرم در بیوراکتورها و بازنویسی معادلات دیفرانسیل رشد سلولی الزامی است.
2. تفکیک انواع مهار آنزیمی: داوطلبان باید بتوانند با نگاه کردن به تغییرات $V_{max}$ و $K_m$ نوع مهار را بلافاصله تشخیص دهند.
3. درک پدیده انتقال جرم اکسیژن: مسئله انتقال اکسیژن به عنوان عامل محدودکننده در بیوراکتورهای هوازی همواره پای ثابت سؤالات است؛ روی فرمول‌های مرتبط با مقاومت‌های انتقال جرم تمرکز کنید.
4. تمرین تست‌های ترکیبی: نمونه تست‌هایی که فرآیند سترون‌سازی را با سینتیک تخریب حرارتی ترکیب می‌کنند، بررسی نمایید.

جمع‌بندی

آزمون کارشناسی ارشد مهندسی بیوشیمیایی دانشگاه آزاد سال ۱۳۹۰، ارزیابی دقیقی از توانایی داوطلبان در فرموله‌کردن فرآیندهای زیستی ارائه داده است. موفقیت در این آزمون نیازمند تسلط بر موازنه جرم در سیستم‌های بیولوژیکی، شناخت رفتار حرکتی سلول‌ها و آنزیم‌ها و چگونگی بهینه‌سازی شرایط انتقال جرم و حرارت در بیوراکتورها است. با مطالعه هدفمند و حل مسائل طبقه‌بندی شده، می‌توان به آمادگی مطلوبی در این گرایش دست یافت.

---

سؤالات متداول

مهم‌ترین تفاوت سینتیک مونو با سینتیک میکائیلیس-منتن چیست؟

سینتیک میکائیلیس-منتن برای واکنش‌های تک‌آنزیمی بدون تکثیر بیومس استفاده می‌شود، در حالی که مدل مونو یک مدل تجربی برای توصیف سرعت رشد کل میکروارگانیسم‌ها (تولید بیومس) در حضور سوبسترای محدودکننده است.

پدیده شستشو یا Washout در کموستات چه زمانی رخ می‌دهد؟

زمانی که نرخ جریان ورودی و خروجی (نرخ رقیق‌سازی) بیشتر از حداکثر نرخ رشد ویژه میکروارگانیسم باشد، سلول‌ها فرصت تکثیر پیدا نکرده و از راکتور شسته و خارج می‌شوند.

چرا تعیین ضریب $k_L a$ در بیوراکتورها اهمیت دارد؟

حلالیت اکسیژن در آب بسیار کم است، بنابراین انتقال اکسیژن از حباب‌های هوا به مایع کشت معمولاً مرحله محدودکننده سرعت در تخمیرهای هوازی است؛ ضریب $k_L a$ معیاری برای سنجش کارایی این انتقال است.

آیا مباحث بیوشیمی محض هم در این کنکور مطرح می‌شود؟

بله، مبانی ساختار پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها، مسیرهای متابولیکی اصلی (مانند گلیکولیز و چرخه کربس) در حد درک فرآیندهای مهندسی بیوشیمیایی مورد سؤال قرار می‌گیرند.

نقش عملیات پایین‌دستی (Downstream Processing) چیست؟

این بخش شامل تمام مراحل جداسازی، خالص‌سازی و تغلیظ محصول نهایی پس از اتمام واکنش بیوراکتور است که بخش عمده‌ای از هزینه‌های تولید فرآورده‌های زیستی را شامل می‌شود.

---

سوالات و پاسخ سوالات کارشناسی ارشد - بخش صد و سیزدهم ( بیشتر ... )