生物代谢一直是生命科学研究的基础领域之一,对生物代谢网络中众多反应的途径、作用、原理等进行透彻研究,对生物学、医学甚至是制药学等等各种领域都有着重要的意义。生物代谢过程微观、复杂,如果能够直观地表现出来,将为代谢网络的研究提供极大便利。如何直观、准确的建立生物代谢网络的模型一直是一个难点与研究焦点。传统的生物建模方法存在适用范围窄、无法对代谢网络更为微小的反应过程建模、局限于仅有单个反应方程或者能够线性相加的数个方程的建模、与代谢网络结构契合度低等缺陷。基于对这些缺陷的改进,以及对生物代谢网络建模分析的特殊需求,本文进行了生物代谢网络的混合Petri网建模研究,具体研究工作有以下几点:(1)对Petri网在建模领域的理论发展历程进行了总结,并对国内外使用Petri网理论对生化领域进行建模分析的研究现状做了归纳,概述了研究生化网络、代谢网络的众多理论、思路、方法以及对Petri网理论的优化扩展。(2)使用混合Petri网进行建模分析。提出了一个生物代谢网络HPN建模的详细建模步骤,使用该建模步骤,能够实现在缺乏生物代谢相关理论知识、生化试验环境与条件的情况下进行生化建模。并以三羧酸循环为实例,依照提出的建模步骤建立了混合Petri网系统模型,使用建模软件SNOOPY2.0对建立的模型进行仿真模拟与分析。证实了该理论的正确性与可行性。(3)在三羧酸循环混合Petri网的基础上,本文对已建立的HPN模型做了进一步扩展,获取了一种适用于生物代谢网络建模的混合函数Petri网模型,并据此建立了三羧酸循环的HFPN模型。接着提出一个生物代谢网络反应过程的状态标识输出算法,实现了对反应过程的监控及数据获取,最后在三羧酸循环模型中以一简例证明了该算法的可行性。