代谢反应网络中数据包络分析论文

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1、摘要成功的生物技术的应用，如氨基酸的生产，已经诫明了在生物反应过程中，出于耨豫经漤控裁缝擒窝酶承平蕊基函骖正两取褥了重要进步。然而，新陈代谢路径的话学计擞复杂性使得有必要采蠲缩构纯的动态模型来揩导实验性的应用。室佬系统理论孛蒗震莛寒鹃孓系绫表达式在褒辩鞭基其宥竣整特征，已经成功地用于生化系统的描述，它是用含指数形式的非线性模型来描述生化系统的，具凑三个吸91人的特征。艇是为褥裂零昧袋优薅蕊瓣络获态，颓不瓤改变酶蔚承平及调节结构，每改变一次就要求解一次模型。因此VassilyHatzimanikatis掷人在S*系统模型熬基礁上孳

2、l入含有整鼗0-1变攫熬约窳，搀戏潺台整数线蓬筑捌阔惩(MILP)，混合整数线骸瓶翔蔺题(MILP)涵藏了多种不同酶承平和调节结构的情况，因此避免了s．系统模型的频繁求解。然懑写

3、入耨赫终寒螽，攘受交褥雯复杂，蒋鬟线戆斌麓方法隶簿，难度很大。因此，我们考虑在两次求解混合整数线性规划模型厢，采用数据包络分析(DEA)模型来分析这鼹个结果的摆对有效性，则艟更有效遣褥照最谯鳞。本文在广泛查阅蹋内外文献的基础上，对DEA理沦、方法与应用进雩亍了较深入孵撩讨，分褥了基零DEA模型，DEA有效性理论以及DEA方法麓基本惑懋。在势褥MILP模

4、垄求解箍栗的基确上，本文建立了评价相对有效性的数据包络分析模型(DEA)来分析代谢反应网络。然后耨蔫DEA煮数酌决繁攀元授影瓣挺辩鸯效垂，改进其惫簸性；避一步谯化代谢网络结构，提商嶷成物浓度。关键谢新陈代谢反应网络优化代谢阏络结构的DEA模型有效决策单元ABSTRACTSuccessfulbiotechnologicatapplications，suchasaminoacidproduction，havedemonstratedsignificantimprovementinbioprocessperformancebygene

5、ticmodifica￡ionsofmetaboliccontrolarchitecturesandenzymeexpressionlevels．however,thestoichiometriccomplexityofmetabolicpathways，alongwiththeirstronglynonlinearnatureandregulatorycoupling，necessitatestheuseofstructuredkineticmodelstodirectexperimentalapplicationsandai

6、dinquantitativeunderstandingofcellularbioprocesses，TheS．systemrepresentationdevelopedwithinblochemicaisystemstheory03snallowsthedescriptionofbiochemicalsystemsbynonlinearmodelsofapower—lawfonllTherearethreemainfeaturesthatmakethismodelingapproachattractive．Introducin

7、gtheconstraintscontainingbinaryvariabtesi娃S-systemmodel．VassilyHatzimanikatisetal，Formulatedtheoptimizationproblemasamixed-integer1inearprogramming(MILPlproblem．Thesenewlyintrodutedconstraintscontainchangesofavarietyofenzymeregulatoryarchitectures，reducingtheamountof

8、calculations，However,whenreactionpathwaysbecomemorecomplex，weneedtosolvetheN戳modelmultipletimes，AndthemodelbecomesverycomplicatedasaresuRofintroducingthen鲫constraints．Itisverydifficulttosolvetheproblemusing1inearprogrammingmethod，andtheoptimalproductionratecallnotbep

9、redictedaswell．Inordertogettheoptimalnetworkarchitecture，thisarticlepredictstheproductionrateunderdifferentenzymeregularstructurest