生物化学与分子生物学/代谢组学

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细胞内的生命活动大多发生于代谢层面，因此代谢物的变化更直接地反映了细胞所处的环境，如营养状态、药物作用和环境影响等。代谢组学(metabonomics)就是测定一个生物/细胞中所有的小分 子组成，描绘其动态变化规律，建立系统代谢图谱，并确定这些变化与生物过程的联系。

代谢组学的任务是分析生物／细胞代谢产物的全貌

代谢组学分为四个层次：①代谢物靶标分析(metabolite target analysis): 对某个或某几个特定组分进行分析；②代谢谱分析(metabolic profiling analysis): 对一系列预先设定的目标代谢物进行定量分析。如某一类结构、性质相关的化合物或某一代谢途径中所有代谢物或一组由多条代谢途径共享的代谢物进行定量分析；③代谢组学：对某一生物或细胞所有代谢物进行定性和定量分析；④代谢指纹分析(metabolic finger printing analysis): 不分离鉴定具体单一组分，而是对代谢物整体进行高通量的定性分析。
代谢组学主要以生物体液为研究对象，如血样、尿样等，另外还可采用完整的组织样品、组织提取液或细胞培养液等进行研究。血样中的内源性代谢产物比较丰富，信息量较大，有利于观测体内代谢水平的全貌和动态变化过程。尽管尿样所含的信息量相对有限，但样品采集不具损伤性。

核磁共振、色谱及质谱是代谢组学的主要分析工具

由于代谢物的多样性，常需采用多种分离和分析手段，其中，核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)、色谱及MS等技术是最主要的分析工具。①NMR:是当前代谢组学研究中的主要技术。代谢组学中常用的NMR谱是氢谱(¹H-NMR)、碳谱（¹³C-NMR）及磷谱（³¹P-NMR）。②MS：按质荷比（m/z）进行各种代谢物的定性或定量分析、可得到相应的代谢产物谱。③色谱-质谱联用技术：这种联用技术使样品的分离、定性、定量一次完成，具有较高的灵敏度和选择性。目前常用的联用技术包括气相色谱－质谱(GC-MS)联用和液相色谱-质谱(LC-MS)联用。

代谢组学技术在生物医学领域具有广阔的应用前景

代谢组学所关注的是代谢循环中小分子代谢物的变化情况及其规律，反映的是内、外环境刺激下细胞、组织或机体的代谢应答变化。与基因组学和蛋白质组学相比，代谢组学与临床的联系更为紧密。疾病导致体内病理生理过程变化，可引起代谢产物发生相应的改变。因此，开展疾病代谢组研究可以提供疾病（如某些肿瘤、肝疾病、遗传性代谢病等）诊断、预后和治疗的评判标准，并有助于加深对疾病发生、发展机制了解；利用代谢组学技术可以快速检测毒物和药物在体内的代谢产物和对机体代谢的影响，有利于判定毒物、药物的代谢规律，为深入阐明毒物中毒机制和发展个体化用药提供理论依据；利用代谢组学技术对代谢网络中的酶功能进行有效的整体性分析，可以发现已知酶的新活性并发掘未知酶的功能；最后，由于代谢组学分析技术具有整体性、分辨率高等特点，可广泛应用于中药作用机制、复方配伍、毒性和安全性等方面的研究，为中药现代化提供技术支撑。