[发明专利]一种浮游植物细胞模型及其构建和应用

摘要

本发明涉及一种浮游植物细胞模型及其构建方法与应用，其构建方法包括1）将浮游植物细胞概化为若干个细胞功能单元，明确不同细胞功能单元之间的物质、能量流动关系；2）确定不同细胞功能单元的物质构成，明确其化学计量表达式；3）根据不同细胞功能单元之间的物质、能量流动关系及其化学计量式，建立不同细胞功能单元之间的化学计量方程，确定其反应动力学与速率表达式；4）利用“过程‑组分”矩阵，以矩阵形式表达的浮游植物细胞模型。本发明基于细胞内部的物质流动与分配，不仅实现细胞内不同层面上的元素化学计量守恒，还有效联系浮游植物的关键生理过程与生态功能，可根据所需关注的生态功能调整对不同的细胞生理过程的模拟。

主权项

一种浮游植物细胞模型，其特征在于，该模型以浮游植物细胞为模拟对象，基于细胞内部的碳氮磷代谢过程和能量流动，将浮游植物细胞划分为不同的细胞功能单元，确定细胞功能单元的化学计量表达式，根据细胞功能单元之间物质代谢和能量流动关系，建立相应的化学计量方程与过程速率表达式，根据过程‑组分矩阵构建矩阵形式表达的浮游植物细胞模型，用以模拟或预测浮游植物细胞对生境变化的生理生态响应；确定不同细胞功能单元的化学计量表达式时，包括根据生物大分子质量守恒原则、元素守恒原则以及不同细胞功能单元内部生物大分子含量构成的比例关系构造方程组，计算各细胞功能单元中不同生物大分子的含量；所述不同细胞功能单元内部生物大分子含量构成的比例关系具体为：光合作用单元中磷脂含量与蛋白质的含量成正比：β10＝ε1β4，其中，ε1为比例常数；生化合成单元中蛋白质和磷脂的含量与RNA的含量呈正比：β5＝ε2β7，β11＝ε3β7；ε2为比例常数；ε3为比例常数；结构单元中磷脂与碳水化合物的含量呈正比：β12＝ε4β13，比例常数为ε4；β10表示光合作用单元中磷脂的质量百分比；β4表示光合作用单元中蛋白质的质量百分比；β5表示生化合成单元中蛋白质的质量百分比；β7表示生化合成单元中RNA的质量百分比；β11表示生化合成单元中磷脂的质量百分比；β12表示结构单元中磷脂的质量百分比；β13表示结构单元中碳水化合物的质量百分比。