动力学模型分析有利于理解生物系统的调控机制,从而为细胞工厂高效生产过程的理性设计提供指导.本工作基于以往发表的酶动力学模型和测量的酶动力学数据,开发了大肠杆菌苏氨酸合成途径的动力学模型.模型除包含从天冬氨酸起始的合成途径外,还包含从葡萄糖开始的为合成途径提供重要前体以及能量的中心代谢途径.为了寻找途径关键酶及控制步骤,优化苏氨酸生产过程及得率,我们对模型整体及合成途径子模型分别进行了分析.子模型的分析结果表明,随着苏氨酸浓度的提高,天冬氨酸激酶催化的第一步反应的通量控制系数迅速增大,最终成为途径的限速步骤.模型整体分析的结果表明途径的控制步骤主要集中在糖酵解阶段,而非合成阶段,关键酶分别为PTS、PFK、PPC、Gap、PK和GPDH,这表明代谢前体的供应为苏氨酸形成的主要限制因素,对中心代谢途径的酶进行改造或许更有利于苏氨酸的合成.上述分析结果为提高苏氨酸产量提供了新的代谢工程策略.此外,结合酶动力学参数的实验测量工作,我们计算了Km值对通量控制系数的影响状况.结果表明,天冬氨酸激酶的Km值在实测值0.41及文献值0.97之间变化对模型的通量控制系数影响不大,上述模型分析结果对Km值的测量误差具有良好的鲁棒性.