面向微生物平衡代謝流分析的計算技術研究.pdf

1、代謝流量分析是代謝工程中的重要工具，主要包括計量和碳標記實驗兩大方法，目的是對穩(wěn)態(tài)情況下的生物體體內(nèi)代謝途徑中的物質(zhì)流量進行定量分析，獲得生物系統(tǒng)的代謝通量、代謝能力極限等信息。這些信息對刻畫生物系統(tǒng)的生理特性、評估遺傳和環(huán)境對細胞的影響具有重要作用。 本文針對代謝流量分析中的一些關鍵計算技術進行了深入的探討和研究，完成的產(chǎn)要工作包括：給出了一科SBML兼容的代謝流量分析模型描述語言，語言同時支持基于計量的通量平衡分析和基于碳標

2、記實驗的精確通量分布分析，并在這種格式的基礎上，設計開發(fā)了服務于微生物穩(wěn)態(tài)代謝流量定量分析的計算系統(tǒng)；通過分析利用通量空間的凸特性，提出了一種基于進化優(yōu)化的通量估計算法，算法在收斂速度、全局尋優(yōu)能力和穩(wěn)定性等方面都具有較好表現(xiàn)：通過分析收斂情況下測量數(shù)據(jù)擬合殘差的概率分布，運用Metropolis算法對生理狀態(tài)附近的通量分布進行采樣，定義通量估計的置信范圍，從而對通量估計結(jié)果的可靠性利準確性進行定苗描述；基于Gibbs算法，提出了一個均