帶有基因調(diào)節(jié)混雜動力系統(tǒng)的路徑及參數(shù)識別.pdf

1、從數(shù)學(xué)建模的角度上研究能使甘油以較高轉(zhuǎn)化率生產(chǎn)出1,3-丙二醇（1,3-PD）的方法不斷地成為海內(nèi)外學(xué)者研究甘油發(fā)酵過程的重點(diǎn)關(guān)注方向。本文以這一復(fù)雜生物過
　　程，即甘油在克雷伯氏桿菌（K.pneumoniae）催化作用下發(fā)酵而生成1,3-PD的過程為研究背景，一是對連續(xù)發(fā)酵一類基因調(diào)節(jié)動力學(xué)與酶催化動力學(xué)混雜動力系統(tǒng)做參數(shù)識別，二是對連續(xù)發(fā)酵一類帶路徑參數(shù)的兩種動力學(xué)混合系統(tǒng)進(jìn)行路徑識別與參數(shù)識別。本文的主要工作可概括如下：<

2、br>　　1.考慮到細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)濃度測量的難度，定義了細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)濃度的生物魯棒性并給出其數(shù)學(xué)表達(dá)式，以提高整個系統(tǒng)計算數(shù)值的可靠性。
　　2.建立了一個連續(xù)發(fā)酵新的混雜動力系統(tǒng)，并針對這一系統(tǒng)構(gòu)造了優(yōu)化模型，并構(gòu)造了快速模擬退火算法對參數(shù)進(jìn)行識別。
　　3.在考慮3-羥基丙醛（3-HPA）的積累會導(dǎo)致細(xì)胞生長停止、產(chǎn)物形成產(chǎn)率降低以及對dha調(diào)節(jié)因子的阻遏作用等不利影響下，給出了反應(yīng)過程中有可能的768條路徑，構(gòu)建了一個帶有離

3、散路徑參數(shù)以及連續(xù)系統(tǒng)參數(shù)的連續(xù)發(fā)酵十四維的非線性混雜動力系統(tǒng)，并研究了該系統(tǒng)的一些相關(guān)性質(zhì)。
　　4.以定量定義的生物魯棒性與胞外物質(zhì)與實(shí)驗(yàn)值的平均相對誤差為性能指標(biāo)，以連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)的近似穩(wěn)定性等為約束條件，構(gòu)造了優(yōu)化模型，通過對26112個系統(tǒng)參數(shù)與9217個路徑參數(shù)的識別找出貼合實(shí)際甘油發(fā)酵過程的路徑和對應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)。
　　5.由于系統(tǒng)是由一個十四維微分方程組成且含有大量的連續(xù)以及離散參數(shù)，為了便于計算將問題轉(zhuǎn)化為兩個