什么是SBML系统生物学标记语言 SBML XML格式

SBML是一种基于xml的系统生物学建模语言，用于标准化描述生化反应网络结构与数学关系；它以为根元素，支持模块化扩展包（如FBC、Qual），强调跨工具互操作性而非仿真方法。

SBML（Systems Biology Markup Language）是一种专为系统生物学设计的、基于XML的机器可读建模语言，用于精确描述和交换生化反应网络模型，比如代谢通路、信号转导和基因调控网络。

SBML本质是结构化的XML格式

它不是独立的数据格式，而是严格遵循XML语法规则的一套规范：所有SBML文件都是有效的XML文档，以开头，根元素为，内部通过嵌套标签定义物种（species）、反应（reaction）、参数（parameter）、规则（rule）等模型组件。这种结构确保了跨平台、跨软件的兼容性与可解析性。

核心设计目标是标准化与互操作

不同建模工具（如COPASI、CellDesigner、COBRA Toolbox、ibiosim）使用各自内部格式，SBML充当“通用翻译器”——只要工具支持同一SBML级别（如Level 3 Version 2），就能无损导入导出模型。它不规定如何仿真，只规定如何**描述模型结构与数学关系**，把“是什么”和“怎么算”分开。

SBML Level 3采用模块化扩展机制

Level 3不再追求“大而全”，而是以核心规范为基础，通过可选扩展包（packages）支持特定功能：

• FBC（Flux Balance Constraints）包：支持约束型代谢模型，定义通量上下界、目标函数、基因-蛋白-反应（GPR）关联等；
• Qual（Qualitative Models）包：描述逻辑调控（如“若A激活且B抑制，则C表达”）；
• Groups、Layout、Render等包：分别支持模型分组、通路图布局与可视化样式。

每个包有独立规范，工具按需实现，避免强制依赖未用功能。

实际使用中需注意命名与映射规则

例如在matlab的COBRA Toolbox中读取SBML时：

• 反应ID若为R_EX_glc__D_e，会被识别为胞外葡萄糖交换反应；
• 代谢物ID中M_glc__D_c对应MAT格式的glc__D[c]，下划线替代方括号是为适配XML ID合法性要求；
• 注释字段（如EC编号、CHARGE、GENE_ASSOCIATION）优先从FBC包提取，而非旧版NOTE字段。