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1、第八章微生物代谢组学（Microbialmetabolomics）及代谢产物库（MicrobialMetabolitesLibraries）微生物代谢组学是指全面分析(定性和定量)细胞生长或生产周期某一时刻细胞内和细胞周围的所有低分子量代谢物.从生物量培养、灭活和代谢产物的提取到代谢物的定量分析分析范围(nmol-mmol)、化学功能各异的代谢产物目的：揭示正常状态及内外环境变化后代谢过程动态反应规律。一、微生物代谢组学代谢组学(metabolomics)是一种研究生物样品中所有小分子代谢物的技术，是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后出现的一门新学科，已成为系统生物学的重要组成部分。代谢组
2、学是通过考察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)所有小分子代谢产物随时空的变化情况，来研究生物体系的代谢途径的一种技术。代谢组学与其它组学的研究对象的最大区别是其研究代谢组的变化。代谢组的变化是生物对遗传变异、疾病以及环境影响的最终应答。代谢组学的突破在于将传统的代谢途径扩展为代谢网络的研究代谢组学所解决的问题非常复杂：如大肠杆菌的全部代谢产物仅占细胞干重的3%～5%,但化学结构和生物活性的多样性难以估计,是一般合成化合物和组合化学产物所不能比拟的,其范围从小的无机离子到疏水性的脂质及复杂的天然产物,浓度范围跨越9个数量级(从pmol到mmol)。研究内容包括代谢组学
3、：定性和定量特定条件下生物样品内的全部代谢物。然而,由于代谢物组成复杂、含量不一，样品制备过程的偏差,以及检测设备的量程及通量等问题，目前还难以分析全部的代谢物。目标代谢物分析(metabolitetargetanalysis)：利用特定方法研究难分析化合物(difficultanalytes)如植物激素等。代谢谱分析(metaboliteprofiling)：检测胞外代谢物代谢指纹分析(metabolicfingerprinting)：对粗提代谢物进行高通量的定性分析，通过谱型比较将样品进行快速分类，寻找差异峰，揭示生物对疾病或有毒物应答的生物标记物代谢产物组学(metabonomics)
4、：多指以核磁共振(NMR)手段研究与疾病相关的代谢物，是综合地研究某一时间点对细胞内全部代谢物的影响代谢组学的特点：1、能够对各类代谢产物实现高通量分析测定2、上游基因、蛋白层面变化能在下游代谢产物中放大3、代谢产物整体变化可直接反应机体状态（一）、微生物代谢组学是系统生物学的重要组成部分共同译解其全部基因功能，它综合了分析化学、基因组学以及信息科学的最新进展,在功能基因组研究中居于核心地位Catalyst,metabolome,proteome,phenotypeThesystemsbiologyframeworkrepresentation随着基因组学研究的深入,功能基因组开始研究基因组
5、、转录组以及蛋白组的数据与表型之间的关系；而细胞内的全部代谢物最接近于表型,从而产生了研究全部代谢物的要求,代谢组(metabolome)的概念由此诞生Metabolicfootprintingcanresultinimportantbiologicalinformation.Differentyeaststrains(a),bydirectinjectionmassspectrometry(DIMS)(b).furtheranalysedbystatisticaltechniques(c),suchasprincipalcomponentsanalysis(PCA),Discriminan
6、tanalysis(d)canthenbeusedtocreateanewvariablebycombiningtheoriginalvariablesinsuchawaythatthedifferencesbetweenthepredefinedgroupsaremaximized,resultingininformationonbiologicalfunctions(e).Classificationofdifferentapproachesofmetabolomicsinvestigationswithrespecttocomprehensionandmetabolitelocalis
7、ation（二）、分析过程代谢组学研究的技术平台一般流程包括样品制备、代谢产物的检测和分析鉴定、数据分析与模型建立Quenched(急剧冷却)Workflowforquantitativemicrobialmetabolomeanalysisusingmultiplecomprehensiveanalyticalmethods.IS,internalstandard.代谢组学研究流程Warehousing(入
