在后基因组时代,生物信息学方法对解开生物系统内在的复杂机制有重要作用。传统的分子生物学方法,虽然研究单个的基因或蛋白质的作用颇有建树,但不能满足理解有相互复杂作用的整个生物系统(如一个细胞,一个器官)的需要。随着高通量技术的进步,大量的实验数据积累下来,使得“系统生物学”的发展成为可能。系统生物学是从系统的层次上研究生物系统。在这个领域,对生化网络进行建模和模拟是其中的一个重要环节。目前的研究大致可分为两类:基于图论的网络结构分析和基于微分方程的网络动力学分析。在这篇论文中,我们主要对人类红细胞代谢网络进行了两方面的研究。其一是应用Petri Net理论和工具对网络结构进行分析。与前人工作比较,我们首次将红细胞代谢网络的全部三条通路建立在一个模型里,并且成功建立了模块化的网络模型。其二是应用E-Cell模拟平台对红细胞代谢网络的动力学进行了研究。我们定量分析了该网络对酶缺失的响应。对模拟结果的数学分析显示了动力学有利而热力学不利的现象发生,而且发现了细胞对酶缺失的鲁棒性现象,也就是当酶的缺失量低于15%时,细胞代谢网络仍能正常作用。我们给出了相应的生物学解释。