代谢组学的研究方法和研究流程

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磁场中的自旋核,且射频的能量正好等于 核磁矩不同取向的能级差时,低能级的核 将吸收射频跃迁致高能态 — 核磁共振现象。
• 共振条件:
(1) 核有自旋(磁性核) (2)外磁场,能级裂分;
(3)照射频率与外磁场的比值0 / B0 = / (2 )
• 优点:能够对样品实现非破坏性、非选择 性分析。它是唯一既能定性, 又能在微摩 尔范围定量有机化合物的技术。


• 代谢组学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。
2016/5/25
目前最常用的分离分析手段是: 气相色谱与质谱联用(GC—MS) 液相色谱与质谱联用(LC—MS) 毛细管电泳与质谱联用(CE—MS) 核磁共振(NMR)
GC-MS
气相色谱原理:气相色谱的流动向为惰性气体,
气-固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂 作为固定相。当多组分的混合样品进入色谱柱后, 由于吸附剂对每个组分的吸附力不同,经过一定时 间后,各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。吸 附力弱的组分容易被解吸下来,最先离开色谱柱进 入检测器,而吸附力最强的组分最不容易被解吸下 来,因此最后离开色谱柱。如此,各组分得以在色 谱柱中彼此分离,顺序进入检测器中被检测、记录 下来。
A B C D
D A A C
C B
B D
Separation
Sample
Identification
• 优点:集色谱法的高分离能力和质谱法的结构鉴
定能力于一体 , 灵敏度高,可检测到大量低含量 的小分子代谢产物。
• 缺点:无法分析热不稳定性的物质和分子量较大
的代谢产物。
NMR
核磁共振基本原理:当以射频照射外
电化学
计算生物学
代谢组学的研究流程
2016/5/25
质谱原理:质谱分析是一种测量离子荷质比
(电荷-质量比)的分析方法,其基本原理 是使试 样中各组分在离子源中发生电离,生成不同荷质 比的带正电荷的离子,经加速电场的作用,形成 离子束,进入质量分析器。在质量分析器中,再 利用电场和磁场使发生相反的速度色散,将它们 分别聚焦而得到质谱图,从而确定其质量。
• 缺点:灵敏度相对较低, 不适合分析低浓 度代谢物。
代谢组学的研究流程
代谢组学研究流程
代谢组学各分析流程技术
自动进样 数据分析与可 视化,建模与 仿真
样品的提取
样品预处理
化合物的分离
检测及鉴定
光谱
生物信息学 化学信息学 化学计量学
固相微萃取
固相萃取 亲和色谱
气相色谱
质谱 液相色谱 核磁共振 毛细管电泳
代谢组学的研究方法和研究 流程
生物化学与分子生物学 林 兵
主 要 内 容
• • • • • 定义 概述 特点 研究方法 研究流程
定 义
代谢组学(metabonomics)是指通过组群指标分 析,进行高通量检测和数据处理,研究生 物体整体或组织细胞系统的动态代谢变化, 特别是对内源代谢、遗传变异、环境变化 乃至各种物质进入代谢系统的特征和影响 的学科。
代谢组学的研究方法
代谢产物分析4个层次
代谢物靶标分析。对个别特定组分分析。 代谢轮廓分析。对预设组分的分析。 代谢组学。特定样品中所有代谢物分析。 代谢指纹分析。比较代谢物指纹图谱。
真正意义的代谢组学研究。 预处理和检测技术需满足高 灵敏度、高选择性和高通量 的要求。需要对获得的数据 进行解析。
• 其样品主要是动植物的细胞和组织的提取液。
• 主要技术手段是核磁共振(NMR)、质谱(MS)、色谱 (HPLC,GC),其中以NMR为主

1. 关注内源化合物

2. 对生物体系的小分子化合物进行定量定性研究 3. 上述化合物的上调和下调指示了与疾病、毒性、 基因修饰或环境因子的影响 4. 上述内源性化合物的知识可以被用于疾病的诊断 和药物筛选。
GC-MS的基本流路图
GC
接口
MS
数据处理
ห้องสมุดไป่ตู้
真空系统
GC-MS联用仪器
HEWLETT PACKARD 5972A Mass Selective Detector
1.0 DEG/MIN
MS
HEWLETT PACKARD
5890
Sample
Gas Chromatograph (GC)
B
A C D
Mass Spectrometer
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