一、 A 型题
1. 下列描述体内物质代谢的特点，哪项是错误的？
(A) 各种物质在代谢过程中是相互联系的
(B) 内源性和外源性物质在体内共同参与代谢
(C) 体内各种物质的分解、合成和转变维持着动态平衡
(D) 物质的代谢速度和方向决定于生理状态的需要
(E) 进人人体的能源物质超过需要，即被氧化分解
2. 关于糖、脂、氨基酸代谢错误的是
(A) 糖、脂不能转变为蛋白质
(B) 三羧酸循环是糖、脂、氨基酸分解代谢的最终途径
(C) 当摄人糖量超过体内消耗时，多余的糖可转变为脂肪
(D) 当摄人大量脂类物质时，脂类可大量异生为糖
(E) 乙酰CoA是糖、脂、氨基酸分解代谢共同的中间代谢物
3. 关于变构效应剂与酶结合的叙述正确的是
(A) 与酶活性中心底物结合部位结合
(B) 与酶活性中心催化基团结合
(C) 与调节亚基或调节部位结合
(D) 与酶活性中心外任何部位结合
(E) 通过共价键与酶结合
4. 饥饿可使肝内哪一条代谢途径增强？
(A) 糖原合成
(B) 糖酵解途径
(C) 糖异生
(D) 磷酸戊糖途径
(E) 脂肪合成
5. 胞浆内不能进行下列哪一代谢途径？
(A) 脂肪酸合成
(B) 磷酸戊糖途径
(C) 脂肪酸β一氧化
(D) 糖酵解
(E) 糖原合成与分解
6. 磷酸二羟丙酮是哪两种代谢之间的交叉点？
(A) 糖－氨基酸
(B) 糖－脂肪酸
(C) 糖－甘油
(D) 糖－胆固醇
(E) 糖－核酸
7. 长期饥饿时大脑的能量来源主要是
(A) 葡萄糖
(B) 氨基酸
(C) 甘油
(D) 酮体
(E) 糖原
8. 人体活动主要的直接供能物质是
(A) 脂肪酸
(B) 葡萄糖
(C) ATP
(D) GTP
(E) 磷酸肌酸
9. 作用于细胞内受体的激素是
(A) 类固醇激素
(B) 儿茶酚胺类激素
(C) 生长因子
(D) 肽类激素
(E) 蛋白类激素
10. 关于酶的化学修饰，错误的是
(A) 一般都有活性和非活性两种形式
(B) 活性和非活性两种形式在不同酶催化下可以互变
(C) 催化互变的酶受激素等因素的控制
(D) 一般不需消耗能量
(E) 化学修饰的方式多为肽链的磷酸化和脱磷酸
11. 酶化学修饰调节的主要方式是
(A) 乙酰化与去乙酰化
(B) 甲基化与去甲基
(C) 磷酸化与去磷酸
(D) 聚合与解聚
(E) 酶蛋白的合成与降解
12. 当肝细胞内ATP供应充分时，下列叙述哪一项是错误的？
(A) 丙酮酸激酶被抑制
(B) 磷酸果糖激酶活性受抑制
(C) 丙酮酸羧化酶活性受抑制
(D) 糖异生增强
(E) 三羟酸循环减慢
13. 在胞浆内进行的是
(A) 脂酸β氧化
(B) 氧化磷酸化
(C) 丙酮酸羧化
(D) 三羧酸循环
(E) 脂酸合成
14. 饥饿时体内的代谢变化哪一项是错误的？
(A) 胰岛素分泌增加
(B) 胰高血糖素分泌增加
(C) 脂肪动员加强
(D) 酮体生成增加
(E) 糖异生加强
15. 关于关键酶的叙述哪一项是错误的？
(A) 关键酶常位于代谢途径的第一步反应
(B) 关键酶在代谢途径中活性最高，所以才对整个代谢途径的流量起决定作用
(C) 受激素调节的酶常是关键酶
(D) 关键酶常是变构酶
(E) 关键酶常催化单向反应或非平衡反应
16. 关于机体各器官物质代谢的叙述哪一项是错误的？
(A) 肝脏是机体物质代谢的枢纽
(B) 心脏对葡萄糖的分解以有氧氧化为主
(C) 通常情况下大脑主要以葡萄糖供能
(D) 红细胞所需能量主要来自葡萄糖酵解途径
(E) 肝脏是体内能进行糖异生的唯一器官。
17. 关于变构调节的叙述哪一项是错误的？
(A) 变构酶常由二个以上亚基组成
(B) 变构调节剂常是些小分子代谢物
(C) 变构剂通常与酶活性中心以外的某一特定部位结合
(D) 代谢途径的终产物通常是该途径起始反应酶的变构抑制剂
(E) 变构调节具有放大效应
18. 关于酶含量的调节哪一项是错误的？
(A) 酶含量调节属细胞水平的调节
(B) 酶含量调节属快速调节
(C) 底物常可诱导酶的合成
(D) 产物常阻遏酶的合成
(E) 激素或药物也可诱导某些酶的合成
19. 作用于膜受体的激素是
(A) 肾上腺素
(B) 雌激素
(C) 甲状腺素
(D) 孕激素
(E) 醛固酮
20. 应激状态下血中物质改变哪一项是错误的？
(A) 肾上腺素增加
(B) 胰高血糖素增加
(C) 胰岛素增加
(D) 葡萄糖增加
(E) 氨基酸增加
21. 下列关于酶的化学修饰调节的叙述哪一项是错误的？
(A) 引起酶蛋白发生共价变化
(B) 使酶活性改变
(C) 有放大效应
(D) 是一种酶促反应
(E) 与酶的变构无关
22. 下列关于糖脂代谢的叙述哪一项是错误的？
(A) 糖分解产生的乙酰CoA可作为脂酸合成的原料
(B) 脂酸合成所需的NADPH主要来自磷酸戊糖途径
(C) 脂酸分解产生的乙酸CoA可经三羧酸循环异生成糖
(D) 甘油可异生成糖
(E) 脂肪分解代谢的顺利进行有赖于糖代谢的正常进行
23. 三羧酸循环所需草酰乙酸通常主要来自于
(A) 天冬氨酸脱氨基
(B) 食物直接提供
(C) 苹果酸脱氢
(D) 糖代谢丙酮酸羧化
(E) 以上都不是
24. 在线粒体内所进行的代谢过程是
(A) 蛋白质的合成
(B) 软脂酸的合成
(C) 糖原的合成
(D) 糖异生
(E) 脂酸β氧化
二、 B 型题
(A) 肝糖原
(B) 脂肪酸
(C) 甘油
(D) 乳酸
(E) 氨基酸
25. 饥饿2~3天，血糖主要来自(A) (B)(C) (D) (E)
26. 空腹过夜时，血糖来
自
27. 随着饥饿进程用作糖异生原料增加的是
28. 长期饥饿时，肌肉的主要能源来自
从下表选择每种人血指标最接近的浓度（ mmol ／ L ）
葡萄糖游离脂酸酮体氨基酸
正常值 4.5 － 5.0 0.5 － 0.7 0.02 － 0.2 约 4.5
A 2.0 3.0 10.0 5.0
B 4.5 1.5 5.0 4.7
C 12.0 2.0 10.0 4.5
D 4.5 0.5 0.02 4.5
E 4.2 2.0 8.0 3.1
29. 饥饿4天者(A)(B)(C)(D)(E)
30. 饥饿 1 月
者
31. 未控制的糖尿病患
者
32. 空腹 12 ～ 14 小时的健康成人
(满分10分)
一，多选题
1，(1分)饥饿时体内的代谢可能发生下列变化
2，(1分)含高能键的化合物是
3，(1分)变构调节的特点是
4，(1分)作用于膜受体的激素有
5，(1分)关于酶化学修饰
6，(1分)关于变构酶
7，(1分)可以诱导酶合成的有
8，(1分)能氧化酮体生成 CO2的组织是
9，(1分)能进行有氧氧化分解葡萄糖的组织或细胞是
10，(1分)可进行糖异生的组织或细胞是
华东理工大学
2014年“生物化学”（科目代码805 ）考试大纲 第一章绪论 了解生物化学的涵义、生物化学的研究范围、其与基础学科以及生命科学的关系、生物化学在工农业生产和医药中的应用 第二章糖类化合物 了解单糖、寡糖、多糖和糖复合物的概念。 第三章脂类化合物 了解脂酰甘油类、磷脂类、萜类和类固醇类、前列腺素及蜡类、结合脂类以及生物膜的结构与功 能。 第四章蛋白质化学 了解蛋白质的功能、蛋白质的基本结构单位氨基酸、蛋白质的分子结构及与功能关系、蛋白质的性质以及蛋白质研究技术。 第五章核酸 了解核酸的种类和生物功能、核苷酸、DNA和RNA 的结构、核酸的物理化学性质以及核酸的研究的 技术。 第六章酶化学 了解生物催化剂的基本概念、酶促反应动力学、
酶活力测定、酶作用的机制与药物分子的设计、寡聚酶、同工酶和固相酶的概念以及酶的应用 第七章生物氧化 了解生物氧化的特点与方式、线粒体的生物氧化体系、生物氧化过程中能量的转变以及非线粒体 的生物氧化体系 第八章糖代谢 了解糖的消化与糖的中间代谢的概念、了解糖的分解代谢（糖酵解、三羧酸循环、磷酸己糖旁路）、糖的合成代谢（糖异生、糖原的合成、光合作用）以及如何利用代谢调节生产发酵产品的概念 第九章脂类代谢 了解脂类消化和中间代谢的基本概念、脂肪的分解代谢（β-氧化）、脂肪酸及脂类的合成代谢第十章蛋白质的分解代谢 了解蛋白质的酶促降解、氨基酸的分解代谢（脱氨、脱羧）以及氨基酸代谢产物的进一步代谢（尿素循环、一碳基团代谢等） 第十一章核苷酸的代谢 了解核酸的酶促降解、嘌呤核苷酸的生物合成（从头合成与补救途径）、嘧啶核苷酸的生物合成（从头合成与补救途径）、以及核苷酸合成与
能量代谢的调控－下丘脑食欲调节神经肽 2006-12-8 9:31:00 来源：中华首席医学网频道： 随着肥胖在全球的广泛流行，人们对能量代谢调控的认识也越来越深入。下丘脑作为摄食中枢在能量代谢的调控过程中起着重要的作用，目前所发现的各种增强食欲的神经肽和降低食欲的神经肽在人类长期形成的食欲调节网络中都扮演了非常重要的角色。然而，这个在人类长期与饥饿斗争的进化过程中形成的食欲调节网络，在物质极大丰富的今天却暴露了它的不足和缺陷——即促进能量储存和减少能量消耗的作用要远远大于减少能量储 存和促进能量消耗的作用。正是在这种古老的遗传和现代的环境条件下，肥胖的流行才让人们感受到束手无策，毕竟，要改变遗传和环境的影响需要一个长期的进化和文明。但是，科学技术的高速发展，尤其是生物基因工程技术的发展使我们看到了根治肥胖的曙光。因此，我们有必要对能量代谢调控的机制深入的了解以加快肥胖治疗的步伐，这也是这篇综述的目的。 1 增加食欲的神经肽 1.1神经肽Y（NPY）NPY最早是在1982年被分离出来的［1］，是一个由36个氨基酸组成的高度保守的多肽，是摄食最强的刺激因子。其神经元在下丘脑弓状核（ARC）表达并有神经纤维投射到室旁核（PVN）、腹内侧核（VMH）及下丘脑外侧区（LH）形成神经环路。NPY共有6种受体亚型，与摄食关系最密切的是Y1和Y5受体，Y2可能也参与能量调控作用。 ARC神经元在禁食、运动量增加、寒冷及妊娠等需要能量的情况下，NPY合成增加。应用肾上腺皮质激素也可使NPY合成增加，因为肾上腺皮质激素的分泌增加，其实质是机体应急时需要能量，尤其是需要保证葡萄糖的利用。肾上腺皮质激素通过与Ⅱ型糖皮质激素受体结合刺激NPY基因表达增加，同时葡萄糖异生、糖原分解作用均增强以保证碳水化合物的利用［2］。 ghrelin是从胃分泌的一种激素，是生长激素释放激素受体（GHR-S）的内源性配体［3］。与肾上腺皮质激素相似，其分泌增加提示能量缺乏并影响NPY表达。在空腹及想吃肉时ghrelin分泌增加，而在肥胖患者或进食高脂肪食物后其分泌减少［4］。在幼年易肥胖大鼠ghrelin水平及ARC的GHS-R mRNA的表达减少。脑内注射ghrelin可以增加食欲及PVN的c－Fos神经原免疫活性，提示其任务是恢复能量亏空及改善瘦素引起的厌食。小剂量的外周或中枢给予ghrelin均可刺激摄食增加体重并通过减少脂质的利用而增加机体脂肪的含量。由于只有将ghrelin注射到ARC的NPY神经原附近使NPY的表达增加，其增加摄食的作用才表现出来，且这种作用可以被NPY抗体或拮抗剂所阻断，提示NPY可能介导了ghrelin的刺激摄食作用。但是在NPY基因敲除小鼠［5］，ghrelin受体激动剂的反映正常提示，ghrelin可能尚有其他的作用途径。 与肾上腺皮质激素及ghrelin相反，瘦素和胰岛素则是外周提示能量充足的信号［6］，它们通过饱和传输机制（saturable transport mechanism）进入脑内，经特殊的受体起到调节摄食和能量平衡的作用。经脑内注射瘦素及胰岛素研究发现，其作用的位点也是ARC，可以产生减少摄食、降低体重及脂肪量、刺激能量消耗和激活交感神经系统的作用。同时也发现NPY的表达降低，因此认为瘦素及胰岛素作用在弓状核NPY神经原上瘦素及胰岛素受体，引起NPY减少达到减少摄食及降低体重的作用。然而令人感叹的是这种瘦素的抑制作用在正常体重的易肥胖大鼠却显得非常微弱，而一旦短暂禁食则NPY的刺激摄食的作用又风采依旧，这或许符合人们常
第十四章代谢调节综述 知识点： 一、细胞水平的代谢调节：代谢途径的区域化，酶活力的非共价修饰调节，酶活力的共价修饰调节，酶量的调节 二、激素水平的代谢调节：激素的化学本质，激素的两类受体，激素的作用特点， 三、常见代谢途径及相互影响：关键交叉位点， 名词解释：区域化、别构调节、别构激活剂、别构抑制剂、共价修饰调节、第二信使，酶的级联系统酶的共价修饰反馈抑制诱导酶组成酶 填空题 1．酶促化学修饰的特点有：（1）除黄嘌呤氧化酶外，属于这类调节方式的酶都有两种形式。（2）化学修饰会引起酶分子的变化。而且，其是酶促反应，故有效应。（3）是最常见的酶促化学修饰反应，一般是耗能的。 2．细胞内酶的数量取决于和。 3．许多代谢途径的第一个酶是限速酶，终产物多是它的，对它进行，底物多为其。 选择题 1．各种分解途径中，放能最多的途径是： A、糖酵解 B、三羧酸循环 C、 —氧化 D、氧化脱氨基 2．下面关于共价修饰调节酶的说法哪个是错误的？ A、共价修饰调节酶以活性和无活性两种形式存在 B、两种形式之间由酶催化共价修饰反应相互转化 C、经常受激素调节、伴有级联放大效应 D、是高等生物独有的调节形式 3．指出下列有关限速酶的论述哪个是错误的？ A、催化代谢途径的第一步反应多为限速酶 B、限速酶多是受代谢物调节的别构酶 C、代谢途径中相对活性最高的酶是限速酶，对整个代谢途径的速度起关键作用 D、分支代谢途径中的第一个酶经常是该分支的限速酶 是非题 1．蛋白激酶和蛋白磷酸酶对蛋白质进行磷酸化和去磷酸化的共价修饰是真核细胞代谢的重要方式。 2．共价修饰调节酶被磷酸化后活性增大，去磷酸化后活性降低。 3．别构酶又称变构酶，催化反应物从一种构型转化为另一种构型。 4．固化酶的缺点是稳定性不如天然酶。 5．细胞内区域化在代谢调节上的作用，除把不同的酶系统和代谢物分隔在特定区间外，还通过膜上的运载系统调节代谢物、辅助因子和金属离子的浓度。 6．组成酶是细胞中含量较为稳定的酶。 7．诱导酶是指当特定诱导物存在时产生的酶，这种诱导物往往是该酶的产物。 问答题：
代谢组学在医药领域的应用与进展 一、学习指导 1.学习代谢组学的概念及内涵，掌握代谢组学的研究对象与分析方法。 2.熟悉代谢组学数据分析技术手段 3.了解代谢组学优势特点 4.了解代谢组学在医药领域的应用 5.了解代谢组学发展趋势 二、正文 基因组功能解析是后基因组时代生命科学研究的热点之一，由于基因功能的复杂性和生物系统的完整性，必然要从“整体”层面上来理解构成生物体系的各个模块功能。随着新的测量技术、高通量的分析方法、先进的信息科学和系统科学新理论的发展，加上生物学研究的深入和生物信息的大量积累，使得在系统水平上研究由分子生物学发现的组件所构成的生命体系成为可能[1]。系统生物学家们认为，将生命科学上升为“综合”科学的时机已经成熟，生命科学再次回到整合性研究的新高度，逐步由分子生物学时代进入到系统生物学时代[2]。系统生物学不同以往的实验生物学仅关注个别基因和蛋白质，它要研究所有基因、蛋白质，代谢物等组分间的所有相互关系，通过整合各组成成分的信息，以数学方法建立模型描述系统结构[3,4]。 （一）代谢组学的概念及内涵 代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后，系统生物学的重要组成部分，也是目前组学领域研究的热点之一。代谢组学术语在国际上有两个英文名，即metabolomics 和metabonomics。Metabolomics是由德国的植物学家Fiehn等通过对植物代谢物研究提出来的，认为代谢组学（metabolomics）是定性和定量分析单个细胞或单一类型细胞的代谢调控和代谢流中所有低分子量代谢产物，从而监测机体或活细胞中化学变化的一门科学[5]。英国Nicholson研究小组从毒理学角度分析大鼠尿液成份时提出了代谢组学（Metabonomics）的概念，认为代谢组学是通过考察生物体系受扰动或刺激后（如某个特定基因变异或环境变化后），其代谢产物的变化或代谢产物随时间的变化来研究生物体系的代谢途径的一种技术[6]。国内的代谢组学研究小组基本用metabonomics一词来表示“代谢组学”。严格地说，代谢组学所研究的对象应该包括生物系统中所有的代谢产物。但由于实际分析手段的局限性，只对各种代谢路径底物和产物的小分子物质（MW<1Kd）进行测定和分析。 （二）代谢组学优势特点 代谢组学作为系统生物学的一个重要组成部分，代谢组可以更好地反映体系表型生物机体是一个动态的、多因素综合调控的复杂体系，在从基因到性状的生物信息传递链中，机体需通过不断调节自身复杂的代谢网络来维持系统内部以及与外界环境的正常动态平衡[7]。
人参皂甙体内代谢综述 方松 学号：201261930 人参又名人衔、棒锤，首载于《神农本草经》，被列为上品。系五加科植物人参Pana ginseng C．A．Mey．的干燥根。在我国的医药学中应用广泛，素有“中药之王”之称。主要产于吉林省长白山一带，是我国“东北三宝”之一。具有抗肿瘤、降血脂、促进细胞再生等多种生理活性。现就人参皂甙在体内代谢作简要综述。 1、人参皂甙分类 现代研究表明，人参中含有人参皂甙、多种氨基酸、糖类、低分子肽类、脂肪酸、有机酸、维生素B、维生素C、菸酸、胆碱、果胶、微量元素等。皂甙是人参生物活性的物质基础，从其皂甙元母核结构上主要分为以下三大类：（1）以原人参三醇为母体的糖甙，以Rg1为代表，为人参的主要成分。（2）以原人参二醇为母体的糖甙，以Rb1为代表，为西洋参的主要成分。（3）以齐墩果醇酸为母体结构的五元环皂甙Ro。 2、人参皂甙的药理活性 （1）对中枢神精系统的双向调节作用：人参能加强大脑皮质的兴奋过程和抑制过程，使兴奋和抑制二种过程达到平衡，使由于紧张造成紊乱的神经过程得以恢复，人参皂甙小剂量主要表现为对中枢的兴奋作用，大剂量则转为抑制作用。从人参所含的有效成分分折、人参皂甙Rb类有中枢镇静作用Rg类有中枢兴奋作用。 （2）人参的适应原样作用：人参对物理的、化学的、生物的各种有害刺激有非特异性的抵抗能力，可以使紊乱的机能恢复正常、主要表现为对血压、肾上腺、甲状腺机能和血糖等方面的双向调节作用。 （3）对免疫功能的用作：人参能增强机体的免疫功能。 在临床上人参主要用于休克、冠心病、心律失常、贫血、白细胞减少症、充血性心力衰竭，还常用于慢性阻塞性肺病、糖尿病、肿瘤、血小板减少性紫癜、早衰、记忆力减退等辅助治疗。 3、Rg1的体内代谢 早在1983年，日本学者Odani等在无菌大鼠灌胃实验中发现，原人参三醇型皂甙Rg1
代谢组学技术及其在中医研究中的探讨 姓名：郭欣欣学号：22009283 导师：刘慧荣 代谢组学(metabonomics) 是20世纪90年代中期发展起来的一门新兴学科,是关于生物体系受刺激或扰动后(如将某个特定的基因变异或环境变化后) 其代谢产物(内源代谢物质) 种类、数量及其变化规律的科学。它研究的是生物整体、系统或器官的内源性代谢物质的代谢途径及其所受内在或外在因素的影响。常用的方法是检测和量化一个生物整体代谢随时间变化的规律;建立内在和外在因素影响下,代谢整体的变化轨迹,反映某种病理(生理) 过程中所发生的一系列生物事件。 1 代谢组学研究技术平台 代谢组学研究的技术平台包括以下几个部分:前期的样品制备,中期的代谢产物检测、分析与鉴定以及后期的数据分析与模型建立。 前期代谢组学研究常用的检测技术,一般不需要对标本行特别的分离、纯化等。但离体条件下,细胞或组织内的代谢状态可迅速改变,代谢物的质与量亦随之变化,为正确反映在体的真实信息,须立即阻断内在酶的活性。最为常用的是冰冻/液氮降温法及冷冻、干燥的保存技术,尽管如此,细胞间仍始终有一低水平的代谢活动,需尽量避免氧化等活化因素。 中期代谢产物的检测、分析与鉴定是代谢组学技术的核心部分,最常用的是NMR及质谱(MS)两种。 核磁共振技术是利用高磁场中原子核对射频辐射的吸收光谱鉴定化合物结构的分析技术,生命科学领域中常用的是氢谱( 1H NMR ) 、碳谱(13C NMR)及磷谱(31P NMR)三种。可用于体液或组织提取液和活体分析两大类。 NMR技术在代谢组学中的应用越来越广泛,它具有如下优点: ①无损伤性,不破坏样品的结构和性质; ②可在一定的温度和缓冲范围内进行生理条件或接近生理条件的实验; ③与外界特定干预相结合,研究动态系统中机体化学交换、运动等代谢产物的变化规律; ④实验方法灵活多样。但仪器价格及维护费用昂贵限制了该技术的进一步普及。 质谱技术是将离子化的原子、分子或是分子碎片按质量或是质荷比(m/e)大小顺序排列成图谱,并在此基础上,进行各种无机物、有机物的定性或定量分析。新的离子化技术则使质谱技术的灵敏度和准确度均有很大程度的提高。NMR技术与MS技术相比,各有其优缺点,需要在研究中灵活选用。总体而言,NMR技术应用的更为广泛。此外,根据代谢组学的研究需要,还常用于其他的一些分析技术,如气相色谱(GC) ,高效液相色谱仪(HPLC) ,高效毛细管电泳(HPCE)等。它们往往与NMR或MS技术联用,进一步增加其灵敏性。但不容忽视的是,随着分析手段更新,敏感性及分辨率提高,“假阳性”的概率也就越大,可能是仪器技术方法固有的，亦或是数据分析过程中产生的。 后期代谢组学研究的后期需借助于生物信息学平台。它往往借助于一定的软件,联合多种数据分析技术,将多维、分散的数据进行总结、分类及判别分析,发现数据间的定性、定量关系,解读数据中蕴藏的生物学意义,阐述其与机体代谢的关系。如果说分析技术在我们面前打开了“一扇门”,正确的数据分析方法和模型建立便是“找到宝藏”的钥匙。 主成分分析法( PCA) 是最常用的分析方法。其将分散于一组变量上的信息集中于几个综合指标(PC)上,如糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等,利用主成分描述机体代谢的变化情况,发挥了降维分析的作用,避免淹没于大量数据中。其他的模式识别技术,如聚类分析、辨别式功能分析、最小二乘法投影法等在代谢组学研究中亦有其重要的地位。 现实情况下,代谢组学的数据更为复杂,特别是NMR对病理生理过程的研究,将代谢物的表达谱与时间相联系,分析时更加困难,需要借助复杂的模型或是专家系统进行分析(在应用
一、 A 型题 1. 下列描述体内物质代谢的特点，哪项是错误的？ (A) 各种物质在代谢过程中是相互联系的 (B) 内源性和外源性物质在体内共同参与代谢 (C) 体内各种物质的分解、合成和转变维持着动态平衡 (D) 物质的代谢速度和方向决定于生理状态的需要 (E) 进人人体的能源物质超过需要，即被氧化分解 2. 关于糖、脂、氨基酸代谢错误的是 (A) 糖、脂不能转变为蛋白质 (B) 三羧酸循环是糖、脂、氨基酸分解代谢的最终途径 (C) 当摄人糖量超过体内消耗时，多余的糖可转变为脂肪 (D) 当摄人大量脂类物质时，脂类可大量异生为糖 (E) 乙酰CoA是糖、脂、氨基酸分解代谢共同的中间代谢物 3. 关于变构效应剂与酶结合的叙述正确的是 (A) 与酶活性中心底物结合部位结合 (B) 与酶活性中心催化基团结合 (C) 与调节亚基或调节部位结合 (D) 与酶活性中心外任何部位结合 (E) 通过共价键与酶结合 4. 饥饿可使肝内哪一条代谢途径增强？
(A) 糖原合成 (B) 糖酵解途径 (C) 糖异生 (D) 磷酸戊糖途径 (E) 脂肪合成 5. 胞浆内不能进行下列哪一代谢途径？ (A) 脂肪酸合成 (B) 磷酸戊糖途径 (C) 脂肪酸β一氧化 (D) 糖酵解 (E) 糖原合成与分解 6. 磷酸二羟丙酮是哪两种代谢之间的交叉点？ (A) 糖－氨基酸 (B) 糖－脂肪酸 (C) 糖－甘油 (D) 糖－胆固醇 (E) 糖－核酸 7. 长期饥饿时大脑的能量来源主要是 (A) 葡萄糖 (B) 氨基酸 (C) 甘油 (D) 酮体
(E) 糖原 8. 人体活动主要的直接供能物质是 (A) 脂肪酸 (B) 葡萄糖 (C) ATP (D) GTP (E) 磷酸肌酸 9. 作用于细胞内受体的激素是 (A) 类固醇激素 (B) 儿茶酚胺类激素 (C) 生长因子 (D) 肽类激素 (E) 蛋白类激素 10. 关于酶的化学修饰，错误的是 (A) 一般都有活性和非活性两种形式 (B) 活性和非活性两种形式在不同酶催化下可以互变 (C) 催化互变的酶受激素等因素的控制 (D) 一般不需消耗能量 (E) 化学修饰的方式多为肽链的磷酸化和脱磷酸 11. 酶化学修饰调节的主要方式是 (A) 乙酰化与去乙酰化 (B) 甲基化与去甲基
药用植物代谢组学的研究进展 【摘要】从技术步骤、分析方法以及实际应用三个方面对当前药用植物代谢组学研究领域的一些理论问题和实践中面临的挑战进行综述。 【关键词】药用植物;代谢组学;功能基因组学 代谢组学是对生物体内代谢物进行大规模分析的一项技术[1],它是系统生物学的重要组成部分(如图1所示),药用植物代谢组学主要研究外界因素变化对植物所造成的影响,如气候变化、营养胁迫、生物胁迫,以及基因的突变和重组等引起的微小变化,是物种表型分析最强有力的工具之一。在现代中药研究中,代谢组学在药物有效性和安全性、中药资源和质量控制研究等方面具有重要理论意义和应用价值。另外,在对模式植物突变体文库或转基因文库进行分析之前,代谢组学往往是首先考虑采用的研究方法之一。目前,国外已有成功利用代谢组学技术对拟南芥突变株进行大规模基因筛选的例子,这为与重要性状相关基因功能的阐明和选育可供商业化利用的转基因作物奠定了基础 目前,还有许多经济作物的全基因组测序计划尚未完成,由于代谢组学研究并不要求对基因组信息的了解,所以在与这些作物有关的研究领域具有更大的利用价值,这也是其与转录组学和蛋白组学研究相比的优势之一。代谢组学研究涉及与生物技术、分析化学、有机化学、化学计量学和信息学相关的大量知识,Fiehn[2]对代谢组学有关的研究方向进行了分类(见表1)。 1代谢组学研究的技术步骤 代谢组学研究涉及的技术步骤主要包括植物栽培、样本制备、衍生化、分离纯化和数据分析5个方面(见图2)。 1.1植物栽培 对研究对象进行培育的目的是为了对样本的稳定性进行控制,相对于微生物和动物而言,植物的人工栽培需要考 表1代谢组学的分类及定义略 虑更多的问题,如中药材在不同年龄、不同发育阶段、不同部位以及光照、水肥、耕作等环境因素的微小差异都可引起生理状态的变化,而这些非可控及可控双重因素的影响很难进行精确的控制,从而影响药用植物代谢组研究的重复性。为了解决以上问题,推荐使用大容量的培养箱[3],定时更换培养箱中栽培对象的位置,以及使用无土栽培技术等,Fukusaki E[4]利用无土栽培系统将水和养分直接引入植物根部,并且对供给量进行精确地控制,大大提高了实验的重复性。 1.2样本制备 为了获得稳定的实验结果,样本制备需要考虑样本的生长、取样的时间和地点、取样量以及样本的处理方法等问题,并根据分析对象的分子结构、溶解性、极性等理化性质及其相对含量大小对提取和分离的方法进行选择,逐一优化试验方案。Maharjan RP等[5]用6种方法分别对大肠杆菌中代谢产物进行提取,发现用-40℃甲醇进行提取的效果最好。现阶段代谢组学的分析对象主要集中在亲水性小分子,尤其是初级代谢产物,气相色谱 质谱联用(GC MS)和毛细管电泳 质谱(CE MS)联用都是分析亲水小分子的重要技术。Fiehn O等[6]使用GC MS 对拟南芥叶片中的亲水小分子进行了分析,发现酒石酸半缩醛、柠苹酸、别苏氨酸、羟基乙酸等15种植物代谢物。 1.3衍生化处理 对目标代谢产物的衍生化处理取决于所使用的分析设备,GC MS系统只适
第三十九章细胞代谢与基因表达调控 内容 14．1 代谢调节的重要性 531 14．2 酶的调节 532 14．2．1 通过控制酶的生物合成调节代谢 532 14．2．1．1 酶合成的诱导作用 532 14．2．1．2 酶合成的阻遏作用 534 14．2．1．3 分解代谢产物对酶合成的代谢 539 14．2．2 通过控制酶活性调节代谢 536 14．2．2．1 抑制作用 536 14．2．2．2 活化作用 536 14．2．2．3 别构作用 537 14．2．2．4 共价修饰 537 14．2．3 相反单向反应对代谢的调节 538 14．2．4 酶的分布区域化对代谢的调节 538 14．3 激素的调节 539 14．3．1 通过控制激素的生物合成调节代谢 539 14．3．2 通过激素对酶活性的影响调节阻遏 535 14．3．3 通过激素对酶合成的诱导作用调节代谢 540 14．3．4 参与代谢调控的激素 540 14．4 反义核酸的调节 541 14．5 神经的调节 541 总结性思考题 542
提要和学习指导本章是将散见在前面各章中有关代谢调节的内容 作总结性的综合叙述，使读者能认识到全书各章内容都是相互有关，而且是如何通过这些内容的有机联系以阐明生命过程中的化学现象。在学习本章的同时应复习酶、激素、维生素和代谢各章中的有关内容配合学习。这样联系具体实例学习理论，就比较容易体会。神经调节代谢，在生物化学方面研究甚少，因而资料缺乏，读者如能参阅一点动物生理学的神经生理，当可得到一些启发。 14．1 代谢调节的重要性 一切生物的生命都靠代谢的正常运转来维持。机体的代谢途径，异常复杂，一个细菌细胞内的代谢反应已在一千种以上，其他高级生物的代谢反应之复杂就可想而知了。正常机体有其精巧细致的代谢调节机构，故能使错综复杂的代谢反应能按一定规律有条不紊地进行。如果有任何原因使任何调节机构失灵都会妨碍代谢的正常运转，而导致不同程度的生理异常，产生疾病，甚至死亡，所以代谢调节对生命的存亡关系极大。 代谢的主要途径，已基本阐明，但有关代谢调节的知识还很不全面。本书对糖类、脂类、蛋白质和核酸代谢的调节已分散地在有关各章中作了介绍，为了使读者对代谢调节知识有一个比较系统和全面的认识，本章特就目前已有的代谢调节资料，再简要地作综合性的阐述。 代谢的调节机构甚多，可概括为下列4项：1．酶的调节；2．激素的调节；3．反义核酸的调节；4．神经的调节。通过这4种调节机构的协作、机体的代谢才可能正常运行。 14．2 酶的调节 一切代谢反应都有酶参加，酶在代谢反应中所起作用的大小，与其浓度和活性密切相关。细胞的酶浓度取决于酶的合成速度，因此，控制酶的生物合成和活性是机体调节自身代谢的重要措施。 14．2．1 通过控制酶的生物合成调节代谢 直接参加代谢调节的关键性酶类统称调节酶。机体必须保存调节酶的一定含量，防止过剩和不足，才能维持其代谢机能的正常运行。通常是用诱导物（inducer）以促进酶的合成，用阻遏物（repressor）以降低酶的合成。 酶本身是蛋白质，酶的合成也就是蛋白质的合成。关于蛋白质生物合成的调节方式，在蛋白质代谢章中（11．4）已作了扼要介绍，现以大肠杆菌为例，较为详细地说明微生物如何利用酶合成的诱导和阻遏来控制有关酶的生物合成。
文献3 1 代谢组学的发展历史和精髓 代谢是生命活动中所有(生物)化学变化的总称。代谢活动是生命活动的本质特征和物质基础。因此，对代谢物的分析向来就是研究生命活动分子基础的一个重要突破口。生物代谢的系统化科学研究始于18世纪末到19世纪早中期，经过半个多世纪的努力，人们对代谢活动的物质基础和化学本质有了较为详尽的认识。这些科学研究均以经典“还原论”为研究哲学基础，对代谢途径或者其中的某些环节进行了“各个击破”的详尽研究，充分认识了各代谢途径或环节的分子机理。然而，孤立的代谢途径或环节是不存在的。伴随着21世纪的来临，对生物体系的认识需要从整体(或系统)水平进行，随之而诞生了系统生物学的思想。这种研究哲学的转变引发了近两百种所谓“组”和“组学”思想和概念的出现。 所谓代谢组是指生物体内源性代谢物质的动态整体。然而，传统的代谢概念既包括生物合成也包括生物分解，因此理论上代谢物包括核酸、蛋白质、脂类以及其他小分子代谢物质。但为了有别于基因组、转录组和蛋白质组，代谢组目前只涉及相对分子质量约小于1000的小分子代谢物质。 代谢组学是关于生物体内源性代谢物质的整体及其变化规律的科学。代谢组学的中心任务包括检测、量化和编录生物内源性代谢物质的整体及其变化规律，联系该变化规律与所发生的生物学事件或过程的本
质。 在基因组学、转录组学和蛋白质组学等概念存 在的同时，为什么还需要代谢组学的概念呢?首 先，这是因为对生物体系而言，基因、转录子和 蛋白质的存在为某生物学事件或过程的发生奠定了 物质基础，但这个事件或过程有可能不发生;而代 谢物的存在反映生命过程中己经发生了的生物化学 反应，其变化正是对该生物事件或过程的反映。其 次，绝大多数生物由宿主和与之共进化而共生的客 体共同组成，是所谓的超级生物体。 譬如，一个健康的人体由人体和与之共生的菌群两 部分组成。因此，研究人体显然需要对人本 身、菌群及其相互作用等在系统水平对所发生的生 物事件进行整体性认识。但是，体内菌群中菌种繁 多而且多数暂时无法进行体外培养，对这个共生体 仅仅从基因组和蛋白质组水平进行研究，有必然的 困难和方法上的不足。况且仅肠道菌群的细胞数量 和基因组规模均至少为人体的10倍！因此，仅 仅研究宿主本身的基因或细胞，最多只能认识正常 人体的一小部分。 而人体的整体代谢活动包括宿主机体本身的代 谢、寄生菌群的代谢、两者的共代谢以及两者代谢物质交换引起的变
代谢组学综述 摘要：代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的对某一生物或细胞所有低相对分子质量代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科,由于其广泛的应用前景,目前已成为系统生物学的重要组成部分。现简要介绍了代谢组学的含义、代谢组学研究的历史沿革、当前代谢组学研究中的分析技术、数据解析方法,综述了代谢组学在药物毒理学研究、疾病诊断、植物和中药等领域的应用情况,并对当前代谢组学研究中存在的问题及发展趋势进行探讨。 关键词：代谢组学研究技术 随着人类基因组计划等重大科学项目的实施,基因组学、转录组学及蛋白质组学在研究人类生命科学的过程中发挥了重要的作用, 与此同时, 代谢组学（metabolomics）在20世纪90年代中期产生并迅速地发展起来, 与基因组学、转录组学、蛋白质组学共同组成系统生物学。基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等各种组学0在生命科学领域中发挥了重要的作用, 它们分别从调控生命过程的不同层面进行研究, 使人们能够从分子水平研究生命现象, 探讨生命的本质, 逐步系统地认识生命发展的规律。这些组学手段加上生物信息学, 成为系统生物学的重要组成部分。 代谢组学的出现和发展是必要的, 同时也是必须的。对于基因组学和蛋白质组学在生命科学研究中的缺点和不足, 代谢组学正好可以进行弥补。代谢组学研究的是生命个体对外源性物质(药物或毒物)的刺激、环境变化或遗传修饰所做出的所有代谢应答, 并且检测这种应答的全貌及其动态变化。代谢组学方法为生命科学的发展提供了有力的现代化实验技术手段, 同时也为新药临床前安全性评价与实践提供了新的技术支持与保障。 1 代谢组学的概念及发展 代谢组学最初是由英国帝国理工大学Jeremy N icholson教授提出的, 他认为代谢组学是将人体作为一个完整的系统, 机体的生理病理过程作为一个动态的系统来研究, 并且将代谢组学定义为生物体对病理生理或基因修饰等刺激产生的代谢物质动态应答的定量测定。2000年, 德国马普所的Fiehn等提出了代谢组学的概念, 但是与N icholson提出的代谢组学不同, 他是将代谢组学定位为一个静态的过程, 也可以称为/代谢物组学, 即对限定条件下的特定生物样品中所有代
人体脂肪代谢的调控和调动 人体摄入的大部分)脂肪经胆汁乳化成小颗粒,胰腺和小肠内分泌的脂肪酶将脂肪里的脂肪酸水解成游离脂肪酸和甘油单酯(偶尔也有完全水解成甘油和脂肪酸). 水解后的小分子,如甘油、短链和中链脂肪酸，被小肠吸收进入血液。甘油单脂和长链脂肪酸被吸收后，先在小肠细胞中重新合成甘油三酯，并和磷脂、胆固醇和蛋白质形成乳糜微粒（chylomicron），由淋巴系统进入血液循环。 脂肪细胞在体内的代谢过程受到多种因素的调控，脂蛋白脂酶，以及脂肪细胞膜上的肾上腺素能受体、胰岛素受体及其他肽类激素和腺苷受体都参与这一过程的调节。 (1)脂蛋白脂酶(LPL)：脂蛋白脂酶由体内脂肪细胞合成，然后释放到血液中附着在毛细血管的表面。其功能是将与其接触的乳糜微粒和极低密度脂蛋白中的三酰甘油(甘油三酯)水解成游离脂肪酸和α-磷酸甘油。前者进入脂肪细胞内，与磷酸甘油结合生成三酰甘油。由于人类脂肪细胞合成脂肪酸的能力很弱，因此在脂蛋白脂酶作用下所产生的游离脂肪酸就成为体内脂肪细胞合成三酰甘油所需要游离脂肪酸的主要来源。因此脂蛋白脂酶在调节人体局部脂肪沉积上发挥着一定的功能。脂蛋白脂酶的活性受机体营养状况及相关激素的调节，空腹及营养不良时其活性降低，进食后其活性增高。胰岛素可以增加脂蛋白脂酶的合成，而脂解激素则使脂蛋白脂酶活性受到抑制。 (2)胰岛素：胰岛素可以通过降低脂肪细胞内cAMP的浓度来抑制三酰甘油脂肪酶活性，减少三酰甘油的水解，促进水解后的游离脂肪酸再酯化。胰岛素是体内主要的抗脂解激素。当胰岛，素水平下降时，体内脂肪组织的脂解过程加快，血中游离脂肪酸和磷酸甘油浓度增高。 (3)儿茶酚胺：人类脂肪细胞上分布着许多α2和β1，受体，儿茶酚胺主要就是通过脂肪细胞膜上的肾上腺素能受体来调节脂解反应。 儿茶酚胺通过。α2受体抑制脂解，通过β1受体刺激脂解。人体不同部位脂肪细胞对儿茶酚胺的反应性是不相同的。无论男女，腹部脂肪细胞对儿茶酚胺促进脂解的反应性和敏感性均强于股部，绝经前女性股部脂肪细胞对儿茶酚胺的脂解反应性明显下降，而妊娠晚期和哺乳期女性股部脂肪细胞对儿茶酚胺的脂解反应性明显增强。造成上述差别的主要原因可能与分布在这些部位脂肪细胞上的。α2和β1受体的数目、比例及活性不同有关。 (4)性激素：性激素在促进脂肪细胞脂解反应区域性差异的发生上起着一定的作用。女性激素可以促进脂肪细胞α2受体的活性来达到拮抗儿茶酚胺的脂解作用。 (5)其他激素：生长激素、促肾上腺皮质激素、促甲状腺激素、泌乳素、胰高血糖素等均可促进脂肪细胞的脂解反应。 肪细胞的代谢过程是怎样进行的？ 体内脂肪细胞的代谢过程是一个非常活跃、从不间断的循环过程。 正常情况下，机体内的脂肪细胞一方面不断地从血液中摄取食物分解后产生的游离脂肪酸，然后在细胞内将游离脂肪酸与由葡萄糖合成的。α-磷酸甘油结合生成磷酸三酰甘油。
代谢组学及其发展 摘要：代谢组学是上世纪九十年代中期发展起来的一门新兴学科，是系统 生物学的重要组成部分。它是关于生物体系内源代谢物质种类、数量及其变化规律的科学，研究生物整体、系统或器官的内源性代谢物质及其所受内在或外在因素的影响。 关键词：代谢组学，研究方法，组学运用，中药学 1 代谢组学 代谢组学(metabonomics/metabolomics)是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式，是系统生物学的组成部分。其研究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质。先进分析检测技术结合模式识别和专家系统等计算分析方法是代谢组学研究的基本方法。 2代谢组学的研究方法 2.1研究范围 代谢组学主要研究的是作为各种代谢路径的底物和产物的小分子代谢物（MW<1000）。在食品安全领域，利用代谢组学工具发现农兽药等在动植物体内的相关生物标志物也是一个热点领。其样品主要是动植物的细胞和组织的提取液。 2．2常用的分析技术 主要技术手段是代谢组学以液相色谱一质谱(LC．MS)、气相色谱-质谱(GC．Ms)、核磁共振谱(NMR)等方法为主要研究手段[1.2.3]，其中以NMR为主。通过检测一系列样品的NMR 谱图，再结合模式识别方法，可以判断出生物体的病理生理状态，并有可能找出与之相关的生物标志物（biomarker）。为相关预警信号提供一个预知平台。 据不同的研究对象和研究目的，Fiehn 将生物体系的代谢产物分析分为4个层次：(1)代谢物靶标分析对某个或某几个特定组分的分析。在这个层次中，需要采取一定的预处理技术除掉干扰物，以提高检测的灵敏度。(2)代谢轮廓(谱)分析对少数所预设的一些代谢产物的定量分析。如某一类结构、性质相关的化合物，某一代谢途径的所有中间产物或多条代谢途径的标志性组分。进行代谢轮廓(谱)分析时，可以充分利用这一类化合物的特有的化学性质，在样品的预处理和检测过程中，采用特定的技术来完成。(3)代谢组学是在限定条件下对特定生物样品中所有内源性代谢组分的定性和定量分析。进行代谢组学研究时，样品的预处理和检测技术必须满足对所有的代谢组分具有高灵敏度、高选择性、高通量的要求，而且基体干扰要小。代谢组学涉及的数据量非常大，因此需要有能对其数据进行解析的化学计量学技术。代谢组学的最终目标是解析所有的可见峰。(4)代谢指纹分析不具体鉴定单一组分，而是通过比较代谢物指纹图谱的差异对样品进行快速分类。 2.3数据处理平台 应用NMR或MS得到的代谢组学数据是海量的多变量数据信息，需要利用模式识别(PR，pattern recognition)技术进行多元数据分析，将数据降维，然后对样本分类或寻找生物标志物(biomarker)，用来解释代谢表型(metabolic phenotypes)
·综述· 代谢组学研究技术进展 胡正青a，林夏珍a，郭明b*(浙江林学院，a. 园林学院；b. 理学院化学系，浙江临安 311300) 摘要：目的介绍代谢组学研究技术的最新进展。方法综合国内外文献报道，介绍当前代谢组学研究中样品制备、仪器分析技术、数据处理方法和结果分析的最新研究概况。结果代谢组学研究技术取得了一定进步，拓宽了代谢组学的应用范围。结论自动化、标准化、整合化和完整化将是代谢组学研究技术的发展方向。 关键词：代谢组学；研究进展；系统生物学；分析技术；综述 中图分类号：Q591 文献标志码：A 文章编号：1007-7693(2010)06-0485-06 Advances in Research Techniques of Metabonomics HU Zhengqing a, LIN Xiazhen a, GUO Ming b*(Zhejiang Forestry University, a.School of Landscape Architecture, b. Department of Chemistry, Lin’an 311300, China) ABSTRACT: OBJECTIVE To introduce the new advances in research techniques of metabonomics. METHODS Make a summary of both national and overseas papers about matabonomics, and introduce the latest development in sample preparation, instrument analytical techniques, data processing and results analysis. RESULTS Research techniques of metabonomics have made certain progress and extend applied fields of metabonomics. CONCLUSION Automation, standardization, integration of multi-disciplinary and completeness will be the orientation for the future development of metabonomic techniques. KEY WORDS: metabonomics; research evolution; systems biology; analytical technique; review 代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后迅速发展起来的一门新兴学科，它以生物系统中的代谢产物(由于实际分析手段的局限性，目前主要针对相对分子质量1 000以下的小分子)为分析对象，以高通量、高灵敏度、高分辨率的现代仪器分析方法为手段，结合模式识别等化学计量学方法，分析生物体系受刺激或扰动后(如将某个特定的基因变异或环境变化后)其代谢产物的变化或其随时间的变化规律。英文文献中，早期的代谢组学研究使用了两个不同的术语：metabolomics和metabonomics。前者侧重以单个细胞作为研究对象，Fiehn等[1]将其定义为定性和定量分析单个细胞或单一类型细胞的代谢调控和代谢流中所有低分子量的代谢产物。后者一般以动物的体液和组织为研究对象，Nicholson等[2]将其定义为生物体对病理生理或基因修饰等刺激产生代谢物质动态应答的定量测定。随着代谢组学的研究发展，不管是在植物和微生物研究领域，还是在病理生理研究领域，这两个名词已经基本等同使用。目前国内的代谢组学研究小组达成共识，以metabonomics来表示“代谢组学”。 在代谢组学的研究过程中，代谢组学的一些相关概念也不断被提出来，目前已获得广泛认同的研究层次有：①代谢物靶标分析；②代谢轮廓(谱)分析；③代谢指纹分析；④代谢组学。严格地说，只有第4层次才是真正意义上的代谢组学研究，但是目前还没有发展出一种可以涵盖所有代谢物而不管分子大小和性质的代谢组学技术。 代谢组学相对于其他组学更能反映生物体的整体信息，这是因为代谢物处于生物系统生化活动调控的末端，反映的是已经发生了的生物学事件，基因表达和蛋白质的变化对系统产生的影响都可在代谢物水平上得到体现，所以从理论上来说，代谢组学分析所提供的信息更能够揭示生物体系生理和生化功能状态，对进行功能基因组的研究提供了极大便利。代谢组学与转录组学和蛋
０．前言 代谢组学是一种研究体内代谢产物的系统生物学方法，它能为疾病状态、药理毒理、基因功能的研究提供大量信息［１］，１９９９年Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ［２］将其定义为能定量测定生命系统对病理生理刺激或基因改变所产生的动态多参数代谢反应的一种方法（Ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓｉｓｄｅｆｉｎｅｄａｓ‘ｔｈｅｑｕａｎ－ｔｉｔａｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｕｌｔｉｐａｒａｍｅｔｒｉｃｍｅｔａｂｏｌｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｌｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｔｏｐａｔｈｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｉｍｕｌｉｏｒｇｅｎｅｔｉｃｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ’）。它是继基因组学、蛋白质组学、转录组学后新近发展起来的一门新的组学，并与基因组学、蛋白质组学、转录组学等共同构成系统生物学。代谢组学考查的是生物机体内所有的代谢产物［３］，但主要关注的是分子量在１０００以内的小分子物质，基因组学和蛋白质组学分别从基因和蛋白质层面探寻生命活动，代谢组学则从代谢物层面上探寻生命活动，基因组学和蛋白质组学告诉你什么可能会发生，而代谢组学则告诉你什么确实发生了［４］。代谢产物能在一个生物体的细胞、细胞器、组织、器官、体液等各个层面上产生［５］，从某种意义上说机体内每一项生命活动都要受到代谢产物的调节和影响，因此，代谢组学研究可以了解和探索各项生命活动的整体代谢状况从而帮助人们更好地理解生命活动。目前代谢组学在药学、毒理学、疾病诊断、基因功能等生命科学的各个领域都有广泛应用，并已显示出其强大的优势，它在向各个学科渗透的同时，其自身技术和方法也在不断进步，随着系统生物学的发展，代谢组学正向真正的系统、综合、全面的目标迈进。 １．代谢组学的研究方法 代谢组学研究的基本方法是应用气相色谱质谱联用（ＧＣ－ＭＳ），液相色谱质谱联用（ＬＣ－ＭＳ），核磁共振波谱（ＮＭＲ）等先进的仪器分析技术来检测各种生物样品（包括血液、尿液、脑脊液、肝脏、病变组织等）中代谢物组的信息并结合模式识别和专家系统等分析计算方法对所得代谢组学数据进行处理，最后综合解析这些数据以探讨各种生命活动在代谢物层面上的规律和特征并用于评价药物疗效、检测药物毒性、诊断疾病、分析疾病状态等。代谢组学的技术平台主要包括样品制备、代谢产物检测和分析鉴定以及数据分析与模型建立。 ２．代谢组学的应用 ２．１代谢组学为药学和毒理学研究中的应用 目前，代谢组学在药物安全性评价、新药开发、毒性标志物的筛选等方面应用广泛。Ｎｉｃｈｏｌｌｓ［６］运用代谢组学技术对药物引起磷脂质病的机理进行了研究，结果发现大鼠给药后不同时段尿液代谢组图谱发生变化。研究认为代谢组学技术能为药物引起磷脂质病微小生化改变的检测提供强有力的工具。Ｓｌｉｍ［７］利用代谢组学方法研究了地塞米松对磷酸二酯酶抑制剂诱导的大鼠脉管炎的治疗作用，发现大鼠尿液代谢组图谱与组织病理变化基本一致，研究认为尿液代谢组图谱的变化可反映主要的病理变化，代谢组学技术可非侵害地检测血管变化。 在动物实验和临床试验中利用高通量的技术手段筛选和检测潜在的毒性物质是新药安全性评价的重要环节［８］，因为大多数药物通过广泛的生物转化作用可成为毒性明显不同的代谢物［９］，当毒物与细胞或组织相互作用时会引起机体关键代谢过程中内源性物质的比例和浓度发生变化，所以只有对这些代谢物的变化信息进行全面的分析研究才能更好地评价药物的安全性，大量研究表明代谢组学技术能快速获得这些信息［１０］，它可检测生物体在给药后整体的代谢反应过程，能综合考察药物的药效和毒性，能全面分析代谢产物的变化特点和规律，从而系统地评价药物的价值和开发前景。在毒理学研究中，代谢组学技术在研究毒物作用机制、预测药物毒性、鉴定对临床有用的生物标志物等方面发挥着重要作用［１１］。Ｗａｒｎｅ［１２］利用代谢组学技术研究３－三氟甲基－苯胺的毒 理反应，成功鉴定出了与毒性反应有关的潜在生物标志物。Ａｚｍｉ等［１３］利用代谢组学技术研究了１－萘异硫氰酸酯（１－Ｎａｐｈｔｈｙｌｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ，ＡＮＩＴ）的肝毒性作用，研究认为代谢组学技术能够在器官、亚器官等不同水平上认识不同的毒理学机制。 鉴于代谢组学技术在药学和毒理学研究中的巨大贡献，英国帝国理工学院已与六家医药公司联合成立了名为毒理代谢组学（ｔｈｅＣｏｎｓｏｒ－ｔｉｕｍｆｏｒＭｅｔａｂｏｎｏｍｉｃＴｏｘｉｃｏｌｏｇｙ，ＣＯＭＥＴ）的研究组织，该组织旨在从方法学上建立一套毒理代谢组学研究体系和通用的标准评价方法，采用１ＨＮＭＲ技术分析尿液和血液代谢组信息以用于候选药物临床前的毒性检测［１４］。近来，Ｃｌａｙｔｏｎ［１５］又提出了药物代谢组学的概念（ｐｈａｒｍａｃｏ－ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓ，ｗｈｉｃｈｗｅｄｅｆｉｎｅａｓ‘ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｕｔｃｏｍｅ（ｆｏｒｅｘ－ａｍｐｌｅ，ｅｆｆｉｃａｃｙｏｒｔｏｘｉｃｉｔｙ）ｏｆａｄｒｕｇｏｒｘｅｎｏｂｉｏｔｉｃｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｉｎａｎｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｂａｓｅｄｏｎａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｐｒｅ－ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓｉｇｎａｔｕｒｅｓ’）。 ２．２代谢组学在疾病研究和诊断中的应用 近年来，代谢组学技术已广泛应用于心血管疾病、糖尿病、癌症等疾病的诊断和研究。在心血管疾病方面，Ｂｒｉｎｄｌｅ［１６］利用基于１ＨＮＭＲ的代谢组学技术对冠心病人的血清代谢组进行了分析，结果显示疾病组与正常组代谢组图谱存在明显差异，研究认为代谢组学技术不仅能快速、准确的诊断冠心病还能区分疾病的严重程度。Ｍａｒｔｉｎ［１７］运用代谢组学技术研究了不同饮食对动脉粥样硬化形成的影响，结果发现极低密度脂蛋白（ＶＬＤＬ）、胆固醇（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｏｌ）、Ｎ－乙酰基糖蛋白（Ｎ－ａｃｅｔｙｌｇｌｙ－ｃｏｐｒｏｔｅｉｎｓ）与动脉粥样硬化的形成呈正相关，白蛋白赖氨酰残基（ａｌｂｕ－ｍｉｎｌｙｓｙｌｒｅｓｉｄｕｅｓ）、氧化三甲胺（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ－Ｎ－ｏｘｉｄｅ）与之呈负相关，此外，在预测动脉粥样硬化变性方面代谢组学数据可达８９％，而常规方法只有６０％，研究认为代谢组学技术不仅能区分不同饮食诱导的动脉粥样硬化的生物反应（尤其是多参数代谢反应），还能发现新的与疾病进程呈正相关或负相关的潜在标志物，从而帮助人们更好地认识疾病发病的危险因素。 在糖尿病方面，Ｈｏｄａｖａｎｃｅ［１８］认为代谢组学技术是研究２型糖尿病和胰岛素抵抗的有力工具，它能够识别那些常规方法无法识别的代谢产物。Ｙａｎｇ［１９］对比分析２型糖尿病人和正常人血清代谢组图谱发现２型糖尿病人的血清脂肪酸代谢谱与正常人存在差异，研究认为利用代谢组学方法检测血清脂肪酸代谢状况可快速诊断２型糖尿病。Ｙｕａｎ等［２０］对２型糖尿病人尿液进行代谢组学分析并发现了马来酸（Ｍａｌｅｉｃａｃｉｄ）、氧基乙酸（Ｏｘｙｌａｃｅｔｉｃａｃｉｄ）、４－氨基苯甲酸（４－Ａｍｉｎｏｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ）等与２型糖尿病有关的潜在生物标志物。 在癌症方面，Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ［２１］认为代谢组学技术不仅能分析水溶性和脂溶性的癌组织提取物还能发现和鉴定在疾病不同阶段的特征性代谢产物，它是研究和诊断癌症的有力工具。Ｙａｎｇ等［２２］利用代谢组学技术对比分析了肝癌、肝炎、肝硬化患者及正常对照者的尿液代谢组信息，结果显示各组患者尿液代谢组信息存在明显差异，研究认为代谢组学技术不仅能清楚地区分患者和正常人还能诊断出患者是患肝炎、肝硬化还是肝癌，这对降低误诊率意义重大，研究还指出通过代谢组学技术鉴定出的尿液核苷在癌症诊断方面优于传统的肿瘤标志物甲胎蛋白（ａｌｐｈａ－ｆｅｔｏｐｒｏｔｅｉｎ，ＡＦＰ）。 代谢组学不仅在上述影响人类健康的重大疾病中有广泛的应用，目前还应用于泌尿系统疾病［２３］、神经系统疾病［２４］、高血压［２５］、先天性代谢缺陷［２６］等疾病的研究和诊断。这些研究均表明代谢组学是疾病研究和诊断的有力工具，它的应用为疾病研究和诊断开辟了新的领域。 ２．３代谢组学在其它领域的应用 代谢组学凭借其独特的优势和应用潜力不仅在药学、毒理学、疾病 代谢组学技术及其应用的研究进展 苏州大学体育学院岳秀飞史晓伟 ［摘要］代谢组学是一种研究生物体内所有小分子代谢物的系统生物学方法，它利用气相色谱质谱联用(GC-MS)，液相色谱质谱 联用(LC-MS)，核磁共振波谱(NMR)等先进的仪器分析技术来检测各种生物样品中代谢物组的信息并结合模式识别等分析计算方 法对所得代谢组学数据进行处理，最后综合解析这些数据以用于评价药物疗效、检测药物毒性、诊断疾病、分析疾病状态。代谢组学 自提出以来发展十分迅速，目前已在药学、毒理学、疾病研究和诊断等领域得到广泛应用。本文主要对代谢组学的概念，研究方法及 其应用进行综述，最后就代谢组学的发展趋势作一讨论。 ［关键词］代谢组代谢组学核磁共振气相色谱质谱联用液相色谱质谱联用 ９５ ——