應(yīng)用動態(tài)流平衡分析對代謝網(wǎng)絡(luò)初步建模仿真.pdf

1、現(xiàn)代生物信息技術(shù)，特別是高通量生物芯片技術(shù)的發(fā)展，使人類對生物體代謝網(wǎng)絡(luò)的認識無論是知識量，還是知識的準確性都大大提高了。這就要求從系統(tǒng)角度全面和準確地描述代謝網(wǎng)絡(luò)。隨著系統(tǒng)生物學研究的興起，采用計算生物學方法研究代謝網(wǎng)絡(luò)建模，避免傳統(tǒng)動力學方法的不足，成為生物代謝研究的熱點之一。此類工作對于揭示深層次的代謝機理、生命本質(zhì)，以及物種進化過程中與環(huán)境的相互作用和適應(yīng)過程都有重要的作用和意義。 本文主要分析了系統(tǒng)生物學方法動態(tài)流平衡

2、分析（Dynamic Flux Balance Analysis DFBA）的數(shù)學理論基礎(chǔ)-動態(tài)最優(yōu)控制理論以及其數(shù)值解法，動態(tài)流平衡分析強調(diào)通過整合已有的生物信息重建生物代謝網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上利用化學計量矩陣對整個網(wǎng)絡(luò)進行動態(tài)特性的仿真。然后應(yīng)用DFBA對大腸桿菌簡化代謝網(wǎng)絡(luò)建模，從系統(tǒng)角度以動態(tài)最優(yōu)控制理論加深對微生物代謝的理解與認識。以大腸桿菌代謝網(wǎng)絡(luò)為研究對象，對大腸桿菌簡化代謝網(wǎng)絡(luò)建模，初步模擬了大腸桿菌的二次生長現(xiàn)象。結(jié)合動力

3、學信息，擴展動態(tài)流平衡分析的約束條件，對大腸桿菌中心碳代謝網(wǎng)絡(luò)建立模型并求解。模擬結(jié)果與代謝網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性趨勢相吻合。論文最后討論了建模過程中遇到的一些問題以及模型將來可能的發(fā)展方向。 通過對課題的研究，主要獲得以下一些結(jié)論：可以對同樣的代謝網(wǎng)絡(luò)可以建立多個合理的動態(tài)流平衡模型；復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用動態(tài)流平衡分析方法，在僅僅利用化學計量矩陣時，可以獲得部分正確的代謝網(wǎng)絡(luò)動態(tài)特性；結(jié)合動力學信息和化學計量矩陣信息，可以獲得更多正確