代谢组学的研究方法和研究流程课件

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代谢组学的研究方法和研究流程

代谢组学的研究方法和研究流程分子微生物学１12３０0０0３林兵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 ichoｌs ｏn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谢产物的定性定量分析。

同时Ｆieｈn还将代谢组学按照研究目的的不同分为4类: 代谢物靶标分析，代谢轮廓（谱)分析, 代谢组学，代谢指纹分析。

现在代谢组学在国内外的研究都在迅速地发展, 科学家们对代谢组学这一概念也进行了完善, 作出了科学的定义: 代谢组学是对一个生物系统的细胞在给定时间和条件下所有小分子代谢物质的定性定量分析，从而定量描述生物内源性代谢物质的整体及其对内因和外因变化应答规律的科学。

[课件]代谢组学PPT

在代谢组学研究中，根据研究对象、目的和采用的分析技术不同，所需的样品提取和预处理方法各异。代谢产物通常用水或有机溶剂(如甲醇、己烷等)分别提取，获得水提取物和有机溶剂提取物，从而把非极性相和极性相分开，以便进行分析

体内药物分析
2018/12/1
生物样品预处理
代谢产物的变化对分析结果有较大的影响，在处理生物样本时要特别注意避免由于残留酶活性或氧化还原过程降解代谢产物、产生新的代谢产物。
发展并渗透到多项领域。

细胞内许多生命活动是发生在代谢物层面的，如细胞信号释放，能量
传递，细胞间通信等都是受代谢物调控的。代谢组学正是研究代谢组
（ metabolome )——在某一时刻细胞内所有代谢物的集合——的一门学科。
体内药物分析
基本概念
基因组学
• 研究生物系统的基因结构组成, 即DNA的序列及表达 • 研究核糖核酸转录过程 • 研究生物系统表达的蛋白质及由外部刺激引起的差异
2018/12/1
氢谱(1H NMR)

将准备好的生物标本直接上样检测即可。所得的 1H-NMR谱峰与样品中各化合物的氢原子对应,根据一定的规则或与标准氢谱比照可以直接鉴定出代谢物的化学成分,信号的相对强弱则反映了各成分的相对含量。不同样品的代谢物图谱有其特质性,可对这种特质性进行区分、鉴定。
体内药物分析

2018/12/1
数据采集（分析技术平台） NMR
非破坏性，无偏向性预处理简单灵敏度低分辨率不高
GC-MS
较高分辨率和检测灵敏度有可供参考、对比的标准图谱库需衍生化处理不适用于热不稳定物质
LC-MS
不需要衍生化处理适用不稳定，不易衍生化，不易挥发物质费时，需纯参照物

《植物代谢组学》课件

代谢物的提取与分离
提取方法
根据不同植物组织和代谢物的特性，选择合适的溶剂进行提取。
分离纯化
通过色谱、电泳等技术对提取的代谢物进行分离纯化，提高检测的准确性。
代谢物的检测与分析
检测方法
采用质谱、核磁共振等技术对分离纯化的代谢物进行检测。
数据分析
对检测到的代谢物进行定性和定量分析，确定其分子量和组成。
数据处理与解析
数据预处理
对原始数据进行清洗、去噪和归一化处理，提高数据质量。
统计分析
采用统计分析方法，对数据进行深入挖掘和解析，揭示代谢物之间的相互关系和变化规律。
植物代谢组学的应
03
用
在植物生理生化研究中的应用
代谢物鉴定与分类
通过代谢组学方法，对植物中的代谢物进行鉴定和分类，有助于深入了解植物的生理生化过程。
随着研究的深入，人们将更加关注植物代谢物在环境和生物胁迫下的动态变化，揭示其在植物生命活动中的调控机制。
未来植物代谢组学的研究将更加注重实际应用，将研究成果转化为农业生产中的实用技术和方法，为农业可持续发展提供有力支持。
THANKS.
VS
生物农药与生物肥料开发
通过代谢组学技术分析植物与微生物之间的相互作用，有助于开发新型生物农药和生物肥料，促进绿色农业的发展。
植物代谢组学的研
04
究展望
提高检测灵敏度与特异性
总结词
随着代谢组学技术的发展，提高检测灵敏度和特异性是未来的重要研究方向，这将有助于发现更多低丰度代谢物，更准确地解析植物代谢过程。
特点
具有系统性、复杂性、动态性等特点，能够全面揭示植物体内代谢物质的变化规律，为植物生理生化研究提供有力支持。

代谢组学ppt课件

簇类分析(Hierarchical Cluster Analysis ,HCA) 簇类的独立软模式分类法(Soft In- dependent Modeling of Class Analogy， SIMCA)、PLS-DA (PLSDiscriminant Analysis) 、人工神经网络 (Artificial Neural Network，ANN) 等
4
2 代谢组学的概念
在新陈代谢的动态进程中,系统地研究代谢产物的变化规律,揭示机体生命活动代谢本质的科学。
5
Metabonomics ---英 Jeremy K.Nicholson 20世纪
90年代
生命体系对病理生理刺激或遗传改造所产生的动态,多指标代谢响应的定量测定.
Metabolomics ---Oliver Fiehn需要,可将组织行甲醇除蛋白、庚烷除脂肪及冻干等处理),加至质谱仪,经历汽化,离子化、加速分离及检测分析后即可得出相应代谢产物或是代谢组的图谱。图谱中每个峰值对应着相应的分子量,结合进一步的检测分析可以部分鉴定出化学成分以及半定量关系。
34
(3)常用的其他一些分析技术
代谢产物的检测、分析与鉴定是代谢组学技术的核心部分,最常用的方法是有两种
NMR 质谱(MS)
28
(1)核磁共振技术
原理
核磁共振技术核磁共振是原子核的磁矩在恒定磁场和高频磁场同时作用，且满足一定条件时所发生的共振吸收现，是一种利用原子核在磁场中的能量变化来获得关于核信息的技术. 生命科学领域中常用的有三种
气相色谱(GC) 高效液相色谱仪(HPLC) 高效毛细管电泳(HPCE)
往往与NMR或MS技术联用,进一步增加其灵敏性。敏感性及分辨率提高,“假阳性”率也就越大

《代谢组学许国旺》课件

许国旺教授的学术贡献
许国旺教授的生平简介
出生地与出生日期
工作经历
许国旺教授出生于中国浙江省，具体的出生日期为XXXX年XX月XX日。
许国旺教授在XXXX年开始其教学生涯，先后在XXXX大学和XXXX大学任教。
教育背景
许国旺教授在XXXX年毕业于XXXX大学，获得学士学位。之后，他前往 XXXX留学，获得博士学位。
代谢组学在生物医学领域的应用
代谢组学在疾病诊断中的应用
代谢组学在疾病诊断中具有重要作用，通过对生物体代谢产物的检测和分析，可以发现异常代谢标志物，为疾病的早期诊断提供依据。
代谢组学技术可以检测血液、尿液等生物样本中的代谢产物，通过比对正常与异常代谢产物的差异，有助于发现潜在的疾病风险和早期预警指标。
体外研究方法包括代谢组学高通量筛选、代谢组学生物信息学分析、代谢组学单细胞分析等。这些方法可以帮助研究者从更宏观的角度了解生物体的代谢变化，从而为药物研发、疾病诊断和治疗提供有力支持。
代谢组学的研究技术
代谢组学的研究技术主要包括色谱法、质谱法、核磁共振波谱法、毛细管电泳法等。这些技术可以帮助研究者分离和鉴定生物体内的代谢产物，从而了解生物体的代谢机制和调控规律。
代谢组学的研究内容
01
代谢产物的检测与分析
研究生物体在不同生理或病理状态下代谢产物的种类、含量及其变化规律。
02
代谢调控机制
探讨基因、酶、激素等对代谢过程的调控作用，以及代谢产物之间的相互作用。
03
生物标记物的发现与应用
寻找与疾病发生、发展相关的代谢标记物，为疾病的早期诊断、治疗和预后评估提供依据。
代谢组学研究的伦理和社会问题
随着代谢组学的广泛应用，涉及的伦理和社会问题也逐渐凸显，需要加强相关法规和伦理规范的建设。

代谢组学的研究方法和研究流程演示文稿

代谢组学的研究方法和研究流程演示文稿代谢组学是研究生物体在特定状态下代谢物的整体谱图和变化规律的科学，主要通过技术手段获取和分析生物体内的代谢物，以揭示生物体在生理和病理过程中的代谢调控机制。

下面将介绍代谢组学的研究方法和研究流程，并以演示文稿的形式展示。

（演示文稿开始）第一页：代谢组学的研究方法第二页：样本采集样本采集是代谢组学研究的第一步，选择合适的样本对后续研究至关重要。

常用的样本包括血液、尿液、组织以及细胞培养基等。

样本采集需要遵循一定的操作规范，以保证采集到的样本质量。

第三页：代谢物提取代谢物提取是将样本中的代谢物从复杂的基质中分离出来的关键步骤。

传统的提取方法包括有机溶剂法、热甲醇法和酶解法等。

近年来，也出现了一些新的提取方法，如固相微萃取和液滴吸取等，具有提取效率高、代谢物稳定性好的优点。

第四页：代谢物分析代谢物分析是对提取的代谢物进行检测和定量的过程。

常用的代谢物分析技术包括质谱分析、核磁共振等。

质谱分析可以分为液相色谱质谱联用（LC/MS）和气相色谱质谱联用（GC/MS）两类，核磁共振可以分为核磁共振波谱（NMR）和磁共振成像（MRI）等。

第五页：数据处理数据处理是代谢组学研究中非常重要的一步，对代谢物的谱图进行选取、分析和建模，以研究代谢物在各个生理状态之间的变化。

常用的数据处理方法包括主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）、偏最小二乘回归（PLS-DA）等。

第六页：代谢组学的研究流程第七页：实验设计实验设计是代谢组学研究的重要环节，包括实验组和对照组的确定、样本数目的确定、实验周期的安排等。

合理的实验设计可以最大程度地减少实验误差，提高研究结果的可靠性。

第八页：样本采集样本采集根据研究目的和实验设计进行，合理选择适用的样本，并在采集过程中严格遵守操作规范，确保样本的质量。

第九页：代谢物分析代谢物分析是对采集到的样本进行代谢物提取和分析，通过质谱分析和核磁共振等技术，获取样本中代谢物的谱图信息。

代谢组学：基于质谱的研究方法PPT课件

2021
25
三、发现代谢组学
4、安捷伦GC/MS 在发现代谢组学中的应用
在解释方面：
安捷伦Mass Prof iler 专业软件的通路分析功能，可以利用已知的或独特的、用户基于已有数据设定的通路进行解释，大大简化了这一过程
2021
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三、发现代谢组学
5、LC/MS 在发现代谢组学中的应用
3、代谢组学的挑战
1、典型的代谢组学实验需大量样品才能得到精确统计的结果
2、代谢组学研究通常需要多种技术；某种类型的样品往往比其他样品更适合采用某种特定的分析技术
3、需要高度灵敏和精确的仪器
4、强大的软件工具对处理实验所产生的大量数据非常重要处理GC/MS 和LC/MS 数据的色谱解卷积程序、寻找有意义
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三、发现代谢组学
5、LC/MS 在发现代谢组学中的应用
在解释方面：
安捷伦Mass Prof iler 专业软件的通路分析功能，可以利用已知的或独特的、用户基于已有数据设定的通路进行解释，大大简化了生物通路过程
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2021
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三、发现代谢组学
2、代谢谱分析，寻找有统计学意义的代谢物
分析重现性对表达谱分析至关重要------分析变异越小，所需的重复数就越少
代谢谱分析是经过复杂的特征提取，对已知代谢物进行靶向代谢谱分析，以寻找意外的代谢物------代谢物以其分子特征为标志表示，包括保留时间、质量或质谱图及丰度
2021
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二、GC-MS和LC-MS
4、GC/MS 分析
EI源的缺点 EI 电离经常会导致分子离子的丢失------找不到匹配
的EI谱------缺少的分子离子的质量信息将使可能的化合物的数量变得非常庞大

《代谢组学介绍》课件

代谢组学的研究内容
代谢产物的检测与
鉴定
通过高通量检测技术，对生物体内的代谢产物进行定性和定量分析，了解代谢产物的种类和含量。
代谢产物的变化规
律
研究生物体在生理、病理或环境因素刺激下，代谢产物的变化规律及其与生物功能的关系。
代谢调控机制
探讨代谢产物的合成、分解、转化等过程，揭示代谢调控的机制和规律。
跨学科融合
代谢组学与生物信息学、人工智能等领域的交叉融合，将有助于从海量数据中挖掘出更具有预测性和指ห้องสมุดไป่ตู้意义的生物标志物。
应用领域拓展
代谢组学在药物研发、毒理学、营养学等领域的应用将不断拓展，为相关领域的研究提供新的思路和方法。
未来代谢组学的研究方向
提高检测灵敏度和特异性
进一步改进和完善代谢组学技术，提高检测灵敏度和特异性，是未来研究的重要方向之一。
代谢组学研究的新方法与新技术
代谢组学研究的新方法
随着技术的不断发展，代谢组学研究的方法也在不断更新。近年来，新的研究方法如基于质谱的代谢组学、核磁共振代谢组学和代谢组学数据分析方法等得到了广泛应用。这些新方法提高了代谢组学研究的灵敏度、特异性和可重复性，为代谢组学研究提供了更可靠的工具。
代谢组学研究的新技术
代谢组学在个体化医疗和精准医学方面具有广阔的应用前景。通过对个体代谢产物的差异进行分析，可以为个体化医疗和精准医学提供更准确的诊断和治疗方案。
代谢组学与其他领域的交叉研究
营养学与代谢组学
营养学与代谢组学的交叉研究对于了解营养物质在生物体内的代谢过程和作用机制具有重要意义。通过代谢组学的研究，可以深入了解不同营养物质对生物体代谢的影响，为营养学提供更科学的基础。

基因组学11代谢组学课件

基因组学11代谢组学课件
代谢组学的内容和特点
代谢组学的优点： 1）基因和蛋白表达的有效的微小变化会在代谢物上得到放大，从而使检测更容易； 2）代谢组学的技术不需建立全基因组测序及大量表达序列标签（EST）的数据库； 3）代谢物的种类要远小于基因和蛋白的数目，每个生物体中代谢产物大约在103数量级，细菌基因组中几千个基因； 4）因为代谢产物在各个生物体系中都是类似的，所以代谢组学研究中采用的技术更通用；
基因组学11代谢组学课件
代谢组学的研究策略
代谢组学（Metabolomics）：代谢组学分析揭示了研究的生物学系统中对限定条件下的特定生物样品中所有代谢组分的全面的定性和定量变化。外界环境的变化总是诱导植物体产生交互式影响，有时这些影响会导致一些与之不相关的代谢途径发生改变。为了弄清所有的这些影响，代谢组学的分析是必不可少的。在这个分析过程中，精密的分析方法用来对一个样品种所有的化合物进行分析而不需要对样品进行纯化。
基因组学11代谢组学课件
代谢组学的内容和特点
代谢组学的研究技术核心技术是利用化学方法对不同状态下基
因表达的不同代谢产物进行比较
代谢物群矩阵clique-metabolite matrices 单一代谢物首先被鉴定出来，然后在不同的代谢物
组中寻找相关性；这些既独立又相关的代谢物被用来鉴定代谢途径，
基因组学11代谢组学课件
代谢组学的技术平台
红外线光谱技术（IR），核磁共振技术（NMR），稀薄气液色谱技术（TLC），高效液相色谱技术（HPLC），高效毛细管电泳技术（HPCE），毛细管电泳与紫外线吸光率检测连用技术（CE/UV），毛细管电泳与激光诱导荧光检测连用技术（CE/LIF），毛细管电泳与质谱连用技术（CE/MS），气相色谱与质谱共用技术（GC/MS），液相色谱与质谱共用技术（LC/MS），液相色谱与质谱先后使用技术（LC/MS/MS），高效液相色谱与质谱和核磁共振技术功用（LC/NMR/MS）

代谢组学医学课件

发展和转移的关系。
通过代谢组学的研究，可以发现癌症的早期预警标志物、疗效评估指标以及潜在的治疗靶点，为癌症的诊断和治疗提供新的思路和方法。
糖尿病代谢组学研究
糖尿病代谢组学研究主要关注糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢、维生素和矿物质代谢等方面的变化，以及这些变化与糖尿病并发症的关系。
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代谢组学实验设计原则
01
02
03
04
样本代表性
选择的生物样本应具有代表性，能够反映整体群体的代谢特
征。
实验可重复性
实验设计应确保可重复性，以便验证结果的可靠性和稳定性
。
控制无关变量
应控制实验中的无关变量，以减小其对实验结果的影响。
对照设置
合理设置对照组，以便更好地比较不同组之间的代谢差异。
质谱技术（MS）
通过测量代谢产物的质量，来确定其成分和结构，具有高灵敏度和高分辨率的特点。
气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）
结合了气相色谱的分离能力和质谱的鉴定能力，适用于复杂生物样本中代谢产物的分析。
高效液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）
适用于分析热不稳定、极性或大分子量代谢产物，具有高分离效能和鉴定能力。
THANKS
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探索代谢组学与其他组学的整合分析方法
代谢组学研究需要与其他组学研究相结合，以更全面地了解生物
系统的复杂性和动态性。
探索代谢组学与基因组学、转录组学、蛋白质组学等其他组学的整合分析方法，建立多组学数据
分析平台。

代谢组学的应用PPT课件

（四）数据分析与表征
①主成分分析技术（PCA） ②偏最小二乘法-判别分析技术（PLS-DA）
一、代谢组学概况
(五)代谢通路分析
代谢组学通过代谢产物的量化表达来追踪机体固有代谢通路的变化，以通过代谢通路的调节表达规律来阐明机体生理病理变化的实质和规律。
(六)代谢组学涵盖以下几个层次：
①代谢物靶标分析； ②代谢产物谱分析； ③代谢指纹图谱分析； ④代谢组学分析； ⑤代谢表型分析；
三、代谢组学在中药领域的应用
5 代谢组学与中药单味药和方剂的研究
目前，代谢组学在中药单味药研究中应用比较广泛，应用代谢组学的方法可以推测发生改变的内源性代谢物和发生异常的代谢通路，从而阐明药物的作用机制。
中药方剂通过多途径、多靶点的协同、将药效进行整合，从而在一些复杂疾病的治疗中体现出优于单成分、单靶点药物的疗效优势，但其作用机制不明，这也是制约其发展的瓶颈。利用代谢组学的整体综合信息来研究方药的作用机制具有优势。
7
筛选中药种质资源
生物的个体特征除决定于先天遗传因素外，还受其存环境的诸多影响，这些内外因素决定了生物个体的总体特征——代谢表型。应用代谢组学技术研究中药种质资源代谢表型，将为中药资源的可持续发展和利用提供科学根据和保障。
展望：
进入后基因组时代后，代谢组学作为一门新技术在中医药方面的重要性越来越明显。同时代谢组学在方法学上具有融整体、动态、综合、分析于一体的特点，符合中药整体性原则。可以预见，代谢组学将成为中药现代研究的一种重要的技术手段。
代谢组学研究可对各原料药有效成分进行动态监测，从而克服采用不同原料药材的中药成品质量不稳定的弊端，并对道地药材进行指纹图谱水平鉴别。
２
代谢组学与中药整体疗效、药效物质基础及作用机制的研究

代谢组学的研究方法和研究流程演示文稿

代谢组学的研究方法和研究流程演示文稿代谢组学是研究生物体内代谢产物的全谱组分和相互关系的科学，主要应用于生命科学和医学领域。

下面是代谢组学的研究方法和研究流程的演示文稿。

研究方法：1.样本采集：首先，需要选择适当的研究对象，如人体组织、动物模型或细胞株。

然后，采集样本，如血液、尿液、组织、细胞等。

样本采集应该遵循严格的操作规范，以保证准确性和可重复性。

2.代谢分析：采集样本后，需要进行代谢分析。

常用的代谢分析方法包括质谱和核磁共振等技术。

质谱可以分析代谢物的质量和结构信息，而核磁共振可以提供代谢物的定性和定量分析。

3.数据处理：代谢组学研究会产生大量的数据，因此，数据处理是非常重要的一步。

通过使用统计学和生物信息学等方法，对代谢谱数据进行整理、标准化和归一化处理，以便于后续的数据分析和解释。

4.数据分析：在数据处理后，需要进行数据分析。

常用的数据分析方法包括差异分析、主成分分析和聚类分析等。

通过比较不同组间的代谢物丰度差异，可以找出与特定生理或疾病状态相关的代谢物。

5.代谢网络分析：代谢组学不仅关注代谢物本身，还研究代谢物之间的相互关系。

通过构建代谢物之间的相互作用网络，可以揭示生物体内代谢的整体结构和功能。

研究流程：1.问题定义：首先，需要明确研究的目的和问题。

例如，研究特定疾病的代谢异常机制，或者寻找新的生物标志物等。

2.实验设计：根据问题的定义，制定合适的实验设计。

包括选择适当的研究对象和样本，确定样本采集的时间点和条件等。

3.样本采集和处理：根据实验设计，采集样本，并进行适当的处理，如离心、冻存等。

样本的处理应按照规定的操作流程进行，以确保样本的质量和完整性。

4.代谢分析和数据处理：对样本进行代谢分析，获得代谢谱数据。

然后，对数据进行处理，如整理、标准化和归一化等。

5.数据分析和解释：根据实验设计和数据处理的结果，进行数据分析。

通过比较不同组间的代谢物丰度差异，找出与特定生理或疾病状态相关的代谢物。

代谢组学的研究进展课件PPT

查找导致代谢不同的原因√
➢ 基因表达差异
➢ 差异基因中，有与挥发物合成相关的
找到相关的基因
潜在的运用
2021/3/10
20
2.经典案例解析：与玫瑰花香气有关的基因
对比
功能 FC ：1834克隆比较表达丰注释 GG：1039克隆度高的基因
7
1. 代谢组学：产生和发展
植物代谢组学相关论文近年来的发表情况：
2021/3/10
注：以 plant AND metabolomics OR metabolome OR metabolite profiling OR metabolite profile为主题收索ISI得到的文献记录情况。
8
1. 代谢组学：应用
疾病诊断和发病机制研究药物毒理学、新药筛选、药物安全评价中药研究及中医结合植物和农业研究微生物与发酵研究食品健康、食品安全和保健品研究新能源发掘
2021/3/10
9
1.代谢组学：种子萌发过程中的代谢
吸胀
萌动
2021/3/1科0 学问题：膜脂变化？质体/叶绿体的生成？ 10
比较: FC vs GG & FC1 vs FC4
2021/3/10 黄玫瑰有香气，从第四阶段开始。
17
2.经典案例解析：与玫瑰花香气有关的基因
问题的提出（生理）代谢上的差异√
➢ 与香气有关的化合物的差异
查找导致代谢不同的原因找到相关的基因潜在的运用
2021/3/10
18
2.经典案例解析：与玫瑰花香气有关的基因
1.代谢组学简介：分析方法
数据分析：海量数据，生物信息学方法
2021/3/10
11
1.代谢组学简介：研究策略

系统生物学第五讲代谢组学 ppt课件

• 非靶向代谢组学方法能够同时检测数百乃至数千种代谢物（包括已知和未知代谢物），但其灵敏度较之前者减低 1-2 个数量级，定性定量准确性也相对较差。
• 针对上述两种方法的优缺点，近年来相继发展出能够同时定性、定量数百种已知代谢物和定量近千种已知及未知代谢物的广泛靶向代谢组学分析方法（Widely-targeted metabolomics）
代谢产物进行比较
• 代谢物群矩阵clique-metabolite matrices • 单一代谢物首先被鉴定出来，然后在不同的代谢物组
中寻找相关性； • 这些既独立又相关的代谢物被用来鉴定代谢途径，寻
找在已经受到影响的情况下植物的代谢网络，而这些网络途径则用来测定和研究更加广泛的生物学反应和基因功能。
PPT课件
24
代谢组学的研究策略
• 代谢物指纹分析（Metabolic fingerprinting）：
• 代谢物图谱有其特质性，类似样品的“指纹”一样；对这种特质性进行区分、鉴定，被称为“代谢指纹分析”，帮助找出机体代谢的共性与个性。代谢物指纹分析的目的在于根据其来源和生物学相关性对样品进行快速分类。在工业和临床应用上，它有时不能在一个样品中测定所有代谢物，也不能分离鉴定具体单一组分，但是对于样品的快速分类是很合适的（如表型的快速鉴定）。
PPT课件
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代谢组学是“组学”研究的最终方向
• 基因组的变化不一定能够得到表达，从而并不一定对系统产生影响；
• 某些蛋白的浓度会由于外部条件的变化而升高，但由于这个蛋白可能不具备活性，从而也不对系统产生影响；
• 由于基因或蛋白的功能补偿作用，某个基因或蛋白的缺失会由于其他基因或蛋白的存在而得到补偿，最后反应的净结果为零；

《代谢组学概述》课件

03 转录组学和代谢组学相互补充，共同揭示了基因表达和代谢产物之间的联系。
与蛋白质组学的关系
蛋白质组学研究生物体内蛋白质的表达和功能。
代谢组学与蛋白质组学在研究上存在交集，两者都涉及到生物分子网络的研究。
蛋白质是代谢活动的直接参与者，而代谢组学研究的是蛋白质活动的最终产物，即代谢物。
THANK YOU
研究生物体在不同生理状态、环境变化或疾病状态下，代谢产物的变化规律。
代谢产物的定量分析
利用各种检测技术，对生物体内的代谢产物进行定量分析。
代谢产物的功能研究
研究代谢产物在生物体内的功能和作用机制，以及它们与基因和环境的相互关系。
02
代谢组学的研究方法
样品采集
采集时间
选择合适的采集时间，如早晨空腹或餐后2小时，以反映代谢状态。
运用统计分析、模式识别和机器学习等方法，挖掘数据中的规律和差异，并解释生物学意义。
03
代谢组学在生物医学中的应用
疾病诊断
疾病标记物识别
代谢组学能够通过分析生物体受疾病影响后的代谢产物的变化，识别出与疾病相关的标记物，有助于疾病的早期诊断。
个性化诊断
由于不同个体的代谢产物存在差异，代谢组学可以为个体提供定制化的诊断方案，提高诊断的准确性和特异性。
检测参数
确定检测的代谢物种类和数量，以及相应的检测限和定量范围。
数据采集
通过仪器采集数据，记录每个代谢物的信号强度和峰面积等参数。
数据分析
01
数据预处理
对原始数据进行清洗、去噪和归一化处理，以提高数据质量和可靠性。
02
03
代谢物鉴定
数据分析
利用谱图比对和数据库匹配等方法，对检测到的代谢物进行鉴定和注释。

代谢组学(课堂PPT)

将准备好的生物标本直接上样检测即可。所得的 1H-NMR谱峰与样品中各化合物的氢原子对应,根据一定的规则或与标准氢谱比照可以直接鉴定出代谢物的化学成分,信号的相对强弱则反映了各成分的相对含量。不同样品的代谢物图谱有其特质性,可对这种特质性进行区分、鉴定。
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质谱技术
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2020/6/27
色谱和电泳等分离方法与质谱分析相结合为复杂代谢物的在线分离分析提供有力的手段，如气质联用(GC一MS)、液质联用LC一MS和毛细管电泳一质谱联用(CE一MS)
代谢组学
代谢组代谢物
细胞
组织
蛋白质组
蛋白质组学
基因组学
个体
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➢ 代谢组学研究目的
2020/6/27
代谢组学研究的目的是定量分析一个生物系统内所有代谢物的含量。代谢组学分析可以指示细胞、组织或器官的生化状态，协助阐释新基因或未知功能基因的功能，并可以揭示生物各代谢网络间的关联性，帮助人们更系统地认识生物体。(举例）
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质谱
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2020/6/27
将预处理的体液或是组织(根据实验需要,可将组织行甲醇除蛋白、庚烷除脂肪及冻干等处理),加至质谱仪,经历汽化,离子化、加速分离及检测分析后即可得出相应代谢产物或是代谢组的图谱。图谱中每个峰值对应着相应的分子量,结合进一步的检测分析可以部分鉴定出化学成分以及半定量关系。
3.植物样本：采集后迅速冷冻（液氮），冷冻保存。
4.血清样品：一定避免反复冻融。(血液收集在离心管中静置30分钟进行凝固。离心取上清装载干净的离心管中，再离心5分钟，冷冻保存。）
5.尿液样品：离心去沉淀，冷冻保存。
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➢ 数据采集（分析技术平台）