面向微生物平衡代謝流分析的計(jì)算技術(shù)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(jì)量和碳標(biāo)記實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(xì)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(guān)鍵計(jì)算技術(shù)進(jìn)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(shí)支持基于計(jì)量的通量平衡分析和基于碳標(biāo)

2、記實(shí)驗(yàn)的精確通量分布分析，并在這種格式的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了服務(wù)于微生物穩(wěn)態(tài)代謝流量定量分析的計(jì)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(jìn)化優(yōu)化的通量估計(jì)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(yùn)用Metropolis算法對生理狀態(tài)附近的通量分布進(jìn)行采樣，定義通量估計(jì)的置信范圍，從而對通量估計(jì)結(jié)果的可靠性利準(zhǔn)確性進(jìn)行定苗描述；基于Gibbs算法，提出了一個(gè)均