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摘要生物固碳对人类生活有着重要的作用，通过生物固碳，植物或者微生物能够将CO2高效转化成生物有机物质。对于代谢工程与合成生物学等领域来说，固碳途径能够将CO2转化成高附加值生化产品，或者通过回收CO2提高产品碳得率，从而带来更好的经济效益。但是天然固碳途径由于自身途径复杂，效率低等原因，无法满足实际应用的要求。因此，需要人工设计高效的固碳途径。为了系统全面的设计固碳途径，我们利用一个复合网络模型，通过计算机算法对固碳途径进行全面、有序、理性的搜索与设计，并且对这些途径进行了比较与分析。<br>　　我们利用文献中报道数据和MetaCyc数据库中的20，085个酶反应数据进行筛选、简化与修正，构建成一个包含7，042个酶反应数据的复合网络模型。固碳反应往往是效率较低的反应，一条途径包含过多的固碳反应会影响整条途径的效率，而且已知途径一般含有不超过2个固碳反应。根据这一特征，我们筛选整理出所有的固碳反应，将这些固碳反应进行两两数学组合，通过吝啬通量平衡分析(parsimoniousFBA)程序计算，找出所有组合对应的通量和最小的途径。在计算途径时，我们间接的将乙酰辅酶A作为固碳产物，保证物料平衡，并限制途径不超过20步反应，最终发现直接利用CO2的理论途径有34条。<br>　　找到新途径之后，针对直接利用CO2的34条途径进行了能量消耗、途径长度以及固碳酶催化效率等方面的比较分析，找到了这些比较方式下的最优途径。并将途径分别导入到大肠杆菌iJO1366模型中进行计算，模拟不同固碳途径生成生物质的能量效率。发现大部分计算出的途径的能量效率、利用羧化酶催化效率等多种指标下都明显好于卡尔文循环。我们还对固碳途径进行了模块化的分析与整理，使这些固碳模块能够组合出更多的途径。这一工作为进一步体外体内构建新固碳途径奠定了基础。