代谢网络通量和结构分析--硕士(14)

代谢网络通量和结构分析

大连理：￡太学硕士学位论文

通量平衡模型需腰定义所有代谢反应和代谢物，尽管在真实的生物体中，环境条件的不同会对各条路径调控。在ＦＢＡ中，试为系统楚于撼稳态弑惫中，反敷藏路径瀚调控是可以被忽略，数学模型仪用于预测路径通爨。代谢重构的理想的起始点是基因组测露注释；出基因序列缀过转蒙翻译获驳蛋皇质（代巍酶）；接下浓，描述遴过这些酶催化的反应，这需要为每个酶反应设定反应物和产物。为了对所有酶反应进行定性，需幕考虑包括麒扩散和跨膜传输机制。

第二步：质量平衡

当所有的反应和传输机制被确定后，将从代谢网络中获得所有的代谢物的动态质量平衡。按照透过每个反应涎遇蠹定义壤量平骛，这藏产雯了一系列翡常徽分方程。微分方程能够用矩阵形式来表达，其中…Ｓ表示计缀学矩陴，“ｖ”装示通量向量。分析代谢嘲络，可以描述成为硬件和软件两个部分，静态反应嘲络描绘了硬件，蕊潜在的调节策略就是软件。基予约束分析的内容，Ｓ可班看作硬侔，ｖ可以糟作软件，约束分拼可以分析网络的综合功能。ＦＢＡ的目的在于识别稳定状态下的代谢通量。由于其中反应数大予我爨镌蕊数量，穗定状淼翡伐落遴藿是不是匏，因魏霉要有增燕懿鐾寒来决定稳定状态通量分布。

第三步：定义可测量的邋攮

获取额外约束的办法是测辍代谢润络的通薰（至少等于零空间的维数）。然而在实验中，测量内部通量是很难的通常情况下，不能得到精确地通量慎，但是可是给出一个道爨范围｛乍为蕺增约束条｛串。

第四步，优化

生物代谢网中邋爨数（反应）总是大于代谢物数，但是优化结果可｛鬟豫为一个测量内部通量韵办法。在没有增加测量的通照数目前提下，道过设定菜一优化翻标来确定通量分布。这就使得不定系统转化成优化问题。如果目标函数是线性的，那么优化问题就是绫洼蕊翊滴嚣。翻瑶生长债况作为蠢标函鼗模羧计算不定系统静内部逶羹茅蟊实验数据一教［２６，２７，２８１。

上述耍个过程可爆图ｌ，３表示

ａ）模型包括三个代谢物（Ａ，Ｂ，Ｃ），三个反应（其中一个时可逆反应），三个交换通量

（ｂｌ＇ｂ２，ｂ３）；

ｂ）对矫有爱应帮传输梳嗣静旗量平鬻方程，然嚣这些方程霜矩阵的形式袭示出来。在

稳定状态中，ＳＶ＝０；

磅系笼中蝗逶量基予热力学鞠实验缝暴嚣约袭，遂量镶体代表生物俸懿代落自＆力；

ｄ）通过不间的目标方程（ｚ），第一种。隋况是给出了单个优化点，但是第二种情况给出９