代謝組學(xué)

前言

　　隨著“基因組學(xué)”的提出，目前冠以“組學(xué)”的名字已有200多種。代謝組學(xué)是研究細(xì)胞和生物體的所有代謝中間體和終產(chǎn)物(即代謝組)的一門新興科學(xué)。相對(duì)于DNA或蛋白質(zhì)等生物高分子而言，代謝組學(xué)的研究對(duì)象一般為分子質(zhì)量在1000I)a以下的小分子。不同于基因和蛋白質(zhì)具有相對(duì)嚴(yán)格的種屬和細(xì)胞特異性，同一代謝物在任何其存在的物種中都具有相同的理化性質(zhì)。

內(nèi)容概要

本書是國(guó)內(nèi)第一部集基本理論和實(shí)際應(yīng)用于一體的、極有價(jià)值的關(guān)于代謝組學(xué)的專著，對(duì)學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀、面臨問題、應(yīng)用前景、未來趨勢(shì)和學(xué)科本身的價(jià)值都做了客觀、科學(xué)的描述。除簡(jiǎn)要回顧代謝組學(xué)的發(fā)展歷史、特點(diǎn)外，重點(diǎn)介紹了代謝組學(xué)技術(shù)平臺(tái)及其在健康疾病、藥物毒性、植物、微生物、營(yíng)養(yǎng)科學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究中的應(yīng)用，使讀者能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)最新的技術(shù)和國(guó)內(nèi)外進(jìn)展有一全面了解。為適應(yīng)不同層次人員對(duì)代謝組學(xué)知識(shí)的需求，本書在全面闡述色譜、質(zhì)譜、核磁共振譜和多變量數(shù)據(jù)分析方法在代謝組學(xué)中的應(yīng)用的同時(shí)，圖文并茂地剖析了代謝組學(xué)在不同領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，使讀者能很容易地應(yīng)用本書解決相關(guān)領(lǐng)域中的問題?！　”緯瓤勺鳛閺氖麓x組學(xué)研究的專業(yè)人員的參考書，也可作為相關(guān)領(lǐng)域研究生的教材。對(duì)代謝組學(xué)感興趣或具備一定的生物化學(xué)和分析化學(xué)背景的讀者也可根據(jù)自己所從事的專業(yè)有選擇地閱讀部分章節(jié)。

作者簡(jiǎn)介

許國(guó)旺，男，1963年生，浙江嵊縣人。1984年畢業(yè)于浙江工業(yè)人學(xué)化工系，1991年在中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲博士學(xué)位，師從著名的色譜學(xué)家盧佩章院士。畢業(yè)后留所，在國(guó)家色譜研究分析中心工作。1995～1997年獲馬普（Max-Planck-Institute）研究基金資助，在德國(guó)Tuebingen

書籍目錄

序前言第1章　緒論　1.1　代謝組學(xué)簡(jiǎn)介　1.2　代謝組學(xué)的研究方法　1.3　代謝組學(xué)的應(yīng)用　1.4　代謝組學(xué)發(fā)展展望　參考文獻(xiàn)第2章　氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)在代謝組學(xué)中的應(yīng)用　2.1　氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)　2.2　基于GC-MS、GC×GC-TOFMS的代謝組學(xué)技術(shù)平臺(tái)　2.3　代謝組學(xué)應(yīng)用　2.4　發(fā)展與展望　參考文獻(xiàn)第3章　液相色譜及液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用　3.1　液相色譜及液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)　3.2　用于極性小分子分析的二維液相色譜分離系統(tǒng)　3.3　液相色譜及液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用實(shí)例　參考文獻(xiàn)第4章　超高效液相色譜-質(zhì)譜及在代謝組學(xué)中的應(yīng)用　4.1　超高效液相色譜的理論基礎(chǔ)　4.2　超高效液相色譜與HPLC分析性能的比較　4.3　超高效液相色譜在代謝組學(xué)中的應(yīng)用　參考文獻(xiàn)第5章　毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用　5.1　毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)簡(jiǎn)介　5.2　基于毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的代謝組學(xué)平臺(tái)　5.3　毛細(xì)管電泳在代謝組學(xué)中的應(yīng)用研究　參考文獻(xiàn)第6章　核磁共振在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用　6.1　核磁共振波譜分析原理　6.2　代謝組學(xué)中的核磁共振波譜分析方法　6.3　核磁共振在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用　6.4　展望　參考文獻(xiàn)第7章　代謝組學(xué)研究中常用的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法　7.1　數(shù)據(jù)預(yù)處理方法　7.2　常用的模式識(shí)別方法　7.3　數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng)　參考文獻(xiàn)第8章　類脂和類脂組學(xué)第9章　代謝組學(xué)在疾病分型和標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)研究中的應(yīng)用第10章　修飾核苷在癌癥診斷和隨訪中的應(yīng)用第11章　代謝組學(xué)在糖尿病研究中的應(yīng)用第12章　代謝組學(xué)在營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究中的應(yīng)用第13章　代謝組學(xué)與藥物研究第14章　代謝組學(xué)在植物研究中的應(yīng)用第15章　代謝組學(xué)在微生物學(xué)中的應(yīng)用第16章　代謝組學(xué)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用

章節(jié)摘錄

　　1.1.3 代謝組學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)　　在幾種常見的組學(xué)研究中，基因組學(xué)主要研究生物系統(tǒng)的基因結(jié)構(gòu)組成，即DNA的序列及表達(dá)。蛋白質(zhì)組學(xué)研究由生物系統(tǒng)表達(dá)的蛋白質(zhì)及由外部刺激引起的差異。代謝組學(xué)是研究生物體系(細(xì)胞、組織或生物體)受外部刺激所產(chǎn)生的所有代謝產(chǎn)物的變化，可以認(rèn)為代謝組學(xué)是基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的延伸。隨著這些組學(xué)研究的深入，科學(xué)家們逐漸認(rèn)識(shí)到：基因組的變化不一定能夠得到表達(dá)，從而并不對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響。某些蛋白質(zhì)的濃度會(huì)由于外部條件的變化而升高，但由于這個(gè)蛋白質(zhì)可能不具備活性，從而也不對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。同時(shí)，由于基因或蛋白質(zhì)的功能補(bǔ)償作用，某個(gè)基因或蛋白質(zhì)的缺失會(huì)由于其他基因或蛋白質(zhì)的存在而得到補(bǔ)償，最后反應(yīng)的凈結(jié)果為零。而小分子的產(chǎn)生和代謝才是這一系列事件的最終結(jié)果，它能夠更準(zhǔn)確地反映生物體系的狀態(tài)。因此，系統(tǒng)生物學(xué)的研究應(yīng)涵蓋基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)，任何單一組學(xué)的研究對(duì)生物問題的理解都是不全面的?！　∠到y(tǒng)生物學(xué)是在細(xì)胞、組織、器官和生物體整體水平研究結(jié)構(gòu)和功能各異的各種分子及其相互作用，并通過計(jì)算生物學(xué)來定量描述和預(yù)測(cè)生物功能、表型和行為的科學(xué)。系統(tǒng)生物學(xué)從基因組序列開始，完成從生命密碼到生命過程的研究。如果將生命體看成一個(gè)在基因調(diào)控下的無數(shù)的相互關(guān)聯(lián)的生化反應(yīng)所組成的一個(gè)新陳代謝網(wǎng)絡(luò)，那么系統(tǒng)生物學(xué)將要鑒別每一個(gè)反應(yīng)節(jié)點(diǎn)的各種分子及其相互作用，從局部到整體，最終完成整個(gè)生命活動(dòng)的路線圖。系統(tǒng)生物學(xué)的主要技術(shù)平臺(tái)為基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、相互作用組學(xué)和表型組學(xué)等，這些“組學(xué)”分別在DNA、tuRNA、蛋白質(zhì)和代謝產(chǎn)物水平檢測(cè)和鑒別各種分子并研究其功能以及各種分子之間的相互關(guān)系。進(jìn)而發(fā)現(xiàn)生化反應(yīng)的途徑和網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建生物學(xué)模塊，并在研究模塊相互作用的基礎(chǔ)上繪制生物體的相互作用圖譜。代謝組學(xué)與其他組學(xué)結(jié)合對(duì)闡明生命的奧秘具有重要意義。　　1.2 代謝組學(xué)的研究方法　　代謝組學(xué)研究一般包括樣品采集和制備、代謝組數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、多變量數(shù)據(jù)分析、標(biāo)志物識(shí)別和途徑分析等步驟(圖1-5)。生物樣品可以是尿液、血液、組織、細(xì)胞和培養(yǎng)液等，采集后首先進(jìn)行生物反應(yīng)滅活、預(yù)處理，然后運(yùn)用核磁共振、質(zhì)譜或色譜等檢測(cè)其中代謝物的種類、含量、狀態(tài)及其變化，得到代謝輪廓或代謝指紋。而后使用多變量數(shù)據(jù)分析方法對(duì)獲得的多維復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行降維和信息挖掘，識(shí)別出有顯著變化的代謝標(biāo)志物，并研究所涉及的代謝途徑和變化規(guī)律，以闡述生物體對(duì)相應(yīng)刺激的響應(yīng)機(jī)制，達(dá)到分型和發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)志物的目的?！　「鶕?jù)研究的對(duì)象和目的不同，Oliver Fiehn將對(duì)生物體系的代謝產(chǎn)物分析分為四個(gè)層次。　　(1)代謝物靶標(biāo)分析(met_abolitetargetanalysis)：對(duì)某個(gè)或某幾個(gè)特定組分的分析。在這個(gè)層次中，需要采取一定的預(yù)處理技術(shù)，除掉干擾物，以提高檢測(cè)的靈敏度。

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無

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