基于甘油跨膜路徑的基因調(diào)控系統(tǒng)的參數(shù)靈敏度分析及辨識.pdf

1、以甘油經(jīng)微生物克雷伯氏桿菌歧化為1，3-丙二醇(1，3-PD)為背景，考慮到微生物細胞內(nèi)物質(zhì)濃度無法測量以及代謝物質(zhì)的跨膜運輸機理尚不清楚等問題，研究了一類用于辨識甘油跨膜路徑的14維混雜動力系統(tǒng)，其中包括該系統(tǒng)的性質(zhì)、參數(shù)靈敏度分析及其辨識等問題。該動力系統(tǒng)不僅包括了甘油歧化過程的還原路徑動力學(xué)，而且還考慮了該路徑上中間產(chǎn)物3-羥基丙醛(3-HPA)對dha調(diào)節(jié)子基因表達以及對兩種關(guān)鍵酶——甘油脫水酶(GDHt)和1，3-丙二醇氧化還

2、原酶(PDOR)——的反饋抑制作用。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　1.在微生物歧化甘油生成1，3-PD的過程中，考慮到甘油及1，3-PD的跨膜機理不清問題，并假設(shè)了1，3-PD的跨膜運輸方式為主被動相結(jié)合，以此為前提，建立了以辨識甘油跨膜路徑為目標的14維非線性混雜基因調(diào)控動力系統(tǒng)，既證明了該系統(tǒng)解的存在性及唯一性，又研究了解關(guān)于系統(tǒng)參數(shù)的連續(xù)依賴性。
　　2.由于系統(tǒng)中有大量的待辨識參數(shù)，從而導(dǎo)致后續(xù)的計算量將會很大，以減少

3、待辨識參數(shù)為目的，我們給出了一種離散化的局部靈敏度方法，依據(jù)靈敏度指數(shù)的定義，將其值較高的參數(shù)作為系統(tǒng)的待辨識參數(shù)，而將其值小于1的參數(shù)作為相對不敏感參數(shù)。針對靈敏度較高的參數(shù)，性能指標既考慮了胞外三種物質(zhì)濃度的相對誤差，又結(jié)合了胞內(nèi)物質(zhì)濃度的相對偏差，以此建立了用于辨識甘油跨膜路徑系統(tǒng)辨識模型，其中該模型包括離散和連續(xù)兩種辨識參量。
　　3.考慮到辨識問題無法求得解析解，并且包括離散和連續(xù)兩種參數(shù)變量，構(gòu)造了可行的并行優(yōu)化算法求