生物系统的多层次多尺度在时间和空间上都有着自身的复杂体系,用可计算的数学模型来准确地模拟复杂生物系统是系统生物学一个主要的挑战和困难。随着基因组尺度代谢网络模型在过去十年的发展,已经有原核生物,真核生物,古生物等多个分类的135个基因组尺度代谢网络模型,这些模型可以对生物进行网络分析、代谢工程、进化等多方面的研究。肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)是一种革兰氏阴性、兼性厌氧细菌,属于肠杆菌科,在医学上是一种病原菌,能引起多种疾病。在生物工程中,肺炎克雷伯氏菌能够以甘油为唯一碳源发酵生产一种重要的化工原料1,3-丙二醇,为了提高其产率人们对肺炎克雷伯氏菌的甘油代谢途径已经做了大量的研究。为了更好的对菌种进行改造,从基因组尺度上来研究肺炎克雷伯氏菌的代谢网络是一种必然的趋势。因此,本文首先以KEGG PATHWAY代谢通路数据库为基础,分别构建了K.pneumoniae342的两种基因组尺度代谢网络模型：以代谢物为节点的代谢物网络和以酶为节点的代谢酶网络,并且保证了模型数据的无冗余性。最终得到一个包含1115个节点,1408条边的代谢物网络,以及一个含有694个节点2083条边的代谢酶网络。通过网络的拓扑分析和比较,发现代谢物网络和代谢酶网络的度分布有相同的特点,连接度低的节点占网络的大部分,而高连接度的节点较少,符合无标度网络的特征；他们的平均路径长度分别为8.7和7.0,均属于小世界网络,并且发现反映代谢酶与酶之间的关联程度的代谢酶网络在网络结构上更加紧密。然后使用相同的方法,构建了其同源菌种Kpneumoniae MGH78578以及模式生物大肠杆菌Escherichia coli K-12MG1655的代谢网络,通过三个菌种代谢网络的比较,从整体的代谢网络以及1,3-丙二醇相关的局部代谢通路两个角度,对网络进行了拓扑和模块化分析,发现一些关键酶在代谢中有一定的保守性。最后,将初步构建的K. pneumoniae342基因组尺度代谢网络转化为SBML模型,并参照已发表的基因组尺度代谢模型和生物模型数据库多种模型进行了修正,为下一步的仿真模拟做准备。与此同时,通过对较成熟的基因组尺度代谢模型大肠杆菌iAF1260以及酿酒酵母代谢模型iND750进行修改,来构建1,3-丙二醇基因工程菌模型并进行代谢模拟。