随着酵母完整的基因测序已经基本完成,人类第一次获得了真核细胞生物基因组的完整核苷酸序列,酵母基本的代谢过程也已经了解。同时酵母又是一种重要的工业微生物,也是代谢工程的基础研究中一种较好的模式生物。但对于其在不同条件、不同的环境及生长的不同阶段等情况下胞内产生的系统而精细的代谢过程的调控还不是十分清楚,这些方面的研究一直以来就是基础理论与生产实践中的热点问题。本文通过发酵过程生长参数的分析、酶活性检测、蛋白质组分析和代谢通量分析研究了S.cerevisiae利用不同的碳源和不同生长阶段时,胞内代谢体系的响应及细胞自身的这种代谢调控的机理。 考察了酵母中间代谢途径中一些关键酶活性,包括糖酵解途径（丙酮酸激酶,pyk）,磷酸戊糖途径（6-磷酸葡萄糖脱氢酶,G6PDH）,三羧酸循环（异柠檬酸脱氢酶,ICDH;α-酮戊二酸脱氢酶,2-KGDH）,和糖异生途径（FBPase）以及磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶（pck）。采用固相pH梯度-SDS聚丙烯酰胺双向凝胶电泳对酿酒酵母S.cerevisiae利用不同碳源和培养的不同阶段时细胞的总蛋白进行分离,使用2D蛋白质图像分析系统Image master 2D Elite对双向电泳图谱进行定量分析。以MIPS酵母代谢数据库为基础,建立了包括糖酵解途径、磷酸戊糖途径、三羧酸循环、一些回补反应、发酵途径的中间代谢途径和氨基酸生物合成途径等的代谢模型,并根据反应机理,以原子映射矩阵对其反应中的碳原子去向进行描述。对于同种物质相互之间进行的双分子反应,对其原子映射矩阵进行拆分处理,对称分子生成非对称分子的反应,则需按两条反应路线计算。通过同模式标记分子向量和原子映射矩阵来构造同位素映射矩阵。在中间代谢产物平衡的基础上,以分布向量、同位素映射矩阵和反应映射矩阵等建立了同位素分布平衡的非线性限制条件系统。相对于传统的代谢通量分析方法,不考虑不确定性大的辅酶因子NADH、NADPH和ADP、ATP等的平衡关系,以同位素平衡的限制条件来代替以往的最大化比生长速率、最大化生物量、最小化能量需求、能量平衡等限制条件。对该同位素平衡非线性系统的Jacobi矩阵偏微分解析形式做一些理论探讨。采用K.Schmidt等学者提出的均值迭代法（iterative averaging）来计算同位素的稳态分布。以胞外代谢产物的测量值、氨基酸¹³C标记模式分布信息与计算值之间的偏差作为初始适应度函数,对其进行线性定标,根据个体的适应度函数值所度量的优、劣程度决定它所携带的自由通量信息在下一代是被淘汰还是被遗传。结果表明,适应度较大（优良）个体有较大的存在机会,而适应度较小（低劣）的个体继续存在的机会也较小。以自然选择和群体遗传理论为基础,模拟生物进