甘油間歇發(fā)酵酶催化——基因調(diào)控動力系統(tǒng)的參數(shù)辨識.pdf

1、K.pneumoniae菌間歇發(fā)酵甘油生產(chǎn)1，3-丙二醇的過程是一個復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過程，反應(yīng)進(jìn)行中伴隨著3-羥基丙醛、乙酸、乙醇等物質(zhì)的生成，同時細(xì)胞內(nèi)的酶及基因也指導(dǎo)蛋白的合成，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。由于甘油脫水酶和1，3-丙二醇氧化還原酶是反應(yīng)過程中兩種重要的酶，能催化反應(yīng)，故研究反應(yīng)過程生成的酶與基因的濃度變化，能幫助我們更好的理解發(fā)酵過程，對于今后更加深入的研究多階段模型以及最優(yōu)控制模型起到積極的推進(jìn)意義。本文研究了K.pneum

2、oniae菌間歇發(fā)酵甘油生產(chǎn)1，3-丙二醇的14維的非線性酶催化-基因調(diào)控動力系統(tǒng)。為了能更好的研究發(fā)酵過程，我們建立了參數(shù)辨識模型，并對系統(tǒng)中的33個參數(shù)進(jìn)行了辨識。對于轉(zhuǎn)化過程的研究，可以控制物料的添加時間及濃度調(diào)節(jié)，因而，該項(xiàng)研究具有指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的意義，受到了中國國家青年自然科學(xué)基金的支持，973計劃的支持，還有863項(xiàng)目的支持。本文的主要內(nèi)容、研究成果如下:
　　1.將各個描述實(shí)際反應(yīng)的動力學(xué)方程，抽象成了一個非線性的酶催

3、化-基因調(diào)控動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)中有33個參數(shù)。研究了動力系統(tǒng)的性質(zhì)，并對這些性質(zhì)進(jìn)行了證明。
　　2.首先，對于胞外可測量的物質(zhì)濃度，定義了測量數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)之間的誤差。然后，對于胞內(nèi)不可測量的物質(zhì)濃度，給出了生物系統(tǒng)魯棒性關(guān)于參數(shù)擾動的數(shù)學(xué)定義，將此特性用數(shù)學(xué)表達(dá)式定量的表達(dá)出來。最后，建立了一個不可微的優(yōu)化問題，并證明了該優(yōu)化問題解的性質(zhì)。
　　3.對于上述優(yōu)化問題，我們的目的是辨識動力系統(tǒng)中的參數(shù)，因而需要求解該優(yōu)化問題