Resum
Esta tesis es centra en la construcció i els usos del models metabòlics a escala genòmica per a obtenir eficientment biocombustibles, com etanol i hidrogen. Com a organisme diana, s’elegí el cianobacteri Synechocystis sp. PCC6803. Aquest organisme ha segut estudiat com una plataforma de producció nodrida per fotons, per la seva habilitat per créixer a partir únicament de diòxid de carboni, aigua i fotons. Aquesta tesi versa sobre mètodes per a modelitzar, analitzar, estimar i predir el comportament metabòlic de cèl•lules. La principal meta és extreure coneixement del diferents aspectes biològics d’un organisme de manera que s’usen per a un objectiu industrial rellevant. 
La tesi ha segut estructurada en capítols organitzats d’acord a les successives tasques que acaben construint una cèl•lula in silico que es comporta, idealment, com la que està basada en carboni. Aquest procés generalment comença amb els arxius de l’anotació del genoma i acaba amb un model metabòlic a escala genòmica capaç d’integrar dades –òmiques. El primer objectiu de la present tesi és la reconstrucció d’un model del metabolisme d’aquest cianobacteri que tinga en compte totes les reaccions que hi estan presents. Esta reconstrucció havia de ser prou flexible com per permetre la simulació del creixement en les diferents condicions ambientals en les quals aquest cianobacteri creix en la natura, així com permetre la integració de diferents nivells d’informació biològica. Una vegada que aquest requisit fou assolit, es pogueren simular variacions ambientals i estudiar els seus efectes amb una perspectiva de sistema. S’han simulat fins a cinc condicions de creixement en este model metabòlic i les seves diferències han segut avaluades.
La següent tasca fou definir estratègies de producció per a valorar la viabilitat d’aquest organisme com a plataforma de producció. Es simularen pertorbacions genètiques per al disseny de soques amb producció millorada de metabòlits de rellevància industrial: succinat, etanol i hidrogen. Així, es proposen conjunts de modificacions genètiques per a la sobreproducció d’aquests metabòlits. També s'han estudiat reaccions acoblades funcionalment i s’ha ponderat la seva importància en la producció de metabòlits. Finalment, els models metabòlics a escala genòmica permeten establir criteris per integrar diferents tipus de dades que ens ajuden a trobar punts importants de regulació. Eixos centres reguladors, que poden ser objecte de modificacions genètiques, han segut investigats baix canvis dràstics d’il•luminació i s’han inferit principis operacionals del metabolisme. Al llarg d'aquest procés, s’han revelat punts cecs al metabolisme de Synechocystis sp. PCC6803 i, el més important, punts cecs en la nostra comprensió d'aquest metabolisme. 
En general, el treball presentat en aquesta tesi dona a conèixer les capacitats industrials del cianobacteri Synechocystis sp. PCC6803 per a produir metabòlits d'interès, tot sent una plataforma de producció neta i sostenible.