在后基因组时代,生物信息学的研究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,需要以系统的观点研究生物网络的组织结构,从而使得“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,对生物化学网络进行建模和模拟是其中的一个重要环节。模型的建立是系统了解和解析生命现象的基础,是对传统理论和实验生物学研究的一个补充,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。采用系统生物学方法,本文引入了系统工程学领域的Petri网作为代谢路径建模工具。首先介绍Petri网的基础理论知识以及代谢模型Petri网的表示方法,然后讨论了Petri网代谢模型的分析方法,包括有界性、S、T不变量分析和最优化分析等,这些方法是模型分析和仿真的有力手段。同时,基于无氧代谢、有氧代谢的生物化学反应方程式,进行了其相应的Petri网模型仿真。目前已经有很多生物化学网络的相关数据库,但是有各自不同的侧重点。本文在分析了路径数据库的应用和研究现状、数据来源和所使用的技术的基础上,设计了一个以关系数据库为具体实现技术的本地路径数据库,使用关系数据库SQL Server2000作为数据库管理系统,以EcoCyc数据库中的数据作为这个数据库的数据源,并在此基础上,首次成功地应用Petri网相关模型设计实现了一个路径(pathway)工具,灵活方便地呈现了模式生物大肠杆菌的相关路径信息。