Genmodifiering kan användas för att introducera nya metabola vägar för produktion av kemikalier i mikroorganismer i anaeroba processer. För att maximera produktionen av en given kemikalie, bör mikroorganismens parametrar för tillväxt och produktion vara kända, då det möjliggör en optimerad produktionsprocess. Detta projekt syftade till att designa och utföra en kvantitativ fysiologisk analys av en genmodifierad Saccharomyces cerevisiae-stam för produktion av baskemikalien (R,R)-2,3- butandiol (2,3-BDO). För att uppskatta stammens tillväxtparametrar modellerades den genom en stökiometrisk modell och en enzymbegränsad genomskalemodell innan den undersöktes i anaeroba batchodlingar. Resultaten från odlingarna var ofullständiga, men indikerade att genomskalemodellen var  mer  korrekt  än  den  stökiometriska modellen gällande  tillväxthastigheter  och  utbyten. Labbevolution genom upprepade reinokuleringar av den 2,3-BDO-producerande S. cerevisiae- stammen utfördes efter hypotesen att det kunde öka stammens tillväxthastighet och därmed hastigheten av den tillväxtkopplade 2,3-BDO-produktionen, men ingen ökning i tillväxthastigheten över tid kunde påvisas. Då genomskalemodellen gav att den optimala tillväxthastigheten borde vara densamma som det som erhölls experimentellt, är det möjligt att stammen redan växte vid en optimal tillväxthastighet och istället kan ha anpassat sig till att bli tåligare mot sura miljöer, dock undersöktes inte detta i detta projekt. Då genomskalemodellen enkelt kan anpassas för andra genotyper och produktionsvägar hos S. cerevisiae och ge tillväxtparametrar som överensstämmer med experimentella data, kan den ses som ett användbart verktyg för modellering av genmodifierade S. cerevisiae-stammar.

Since the introduction of genome editing, novel chemical-producing metabolic pathways can be introduced to microorganisms and designed for anaerobic processes. For an efficient production process, the growth parameters of the mutated microorganism must be known as they allow for tailored production systems that can maximise the production of the desired chemical. This project aimed at designing and performing a quantitative physiological analysis of a mutated Saccharomyces cerevisiae strain capable of producing the commodity chemical (R,R)-2,3-butanediol (2,3-BDO). The strain was modelled using a stoichiometric model and a genome scale model with enzyme constraints (GEM) in order to predict the strain’s growth parameters, and was then investigated in anaerobic batch cultivations. The results from the batch cultivations were inconclusive, but indicated that the GEM was more accurate in predicting the growth rates and yields of the strain than a model based on reaction stoichiometry alone. Laboratory evolution through repeated reinoculations of the S. cerevisiae strain was performed as it was hypothesised that it could increase the growth rate and thereby the rate of the growth coupled 2,3-BDO production, however, no increase in the maximum growth rate was obtained. As the GEM predicted an optimal growth rate similar to what was obtained experimentally, it is possible that the strain was already growing at an optimal maximum growth rate and instead may have adapted to become more acid tolerant, although this was not investigated in this project. Due to the versatility and accuracy of the GEM used, it is concluded that it may be a valuable tool for modelling mutated S. cerevisiae strains.