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代謝組學是研究生物體內代謝產(chǎn)物（即代謝組）的科學。代謝產(chǎn)物包括了所有小分子物質，如氨基酸、脂質、糖類、核苷酸等，這些小分子在細胞和生物體內的生物化學過程中扮演著重要角色。這些代謝產(chǎn)物的變化可以反映出生物體的生理狀態(tài)、疾病狀態(tài)以及環(huán)境因素對生物體的影響等。代謝組學致力于全面而系統(tǒng)地分析一個生物體內的所有代謝物，從而獲得整體的代謝圖譜。

代謝組研究主要內容

代謝物的鑒定和定量；代謝途徑的解析；多組學聯(lián)合分析等。

代謝組學研究應用領域

（一）醫(yī)學領域

①疾病研究和診斷：代謝組學在疾病研究中尤為重要。通過分析患者的代謝組，可以識別與疾病相關的代謝物和代謝途徑，為疾病的早期診斷和個性化治療提供依據(jù)。例如，代謝組學在癌癥、糖尿病、心血管疾病等領域的應用已經(jīng)取得了一些突破性成果。

②藥物開發(fā)：代謝組學可以幫助藥物研發(fā)人員了解藥物在體內的代謝過程，評估藥物的安全性和有效性。通過對藥物代謝物的研究，可以優(yōu)化藥物結構，提高藥物的治療效果，并減少副作用。

③代謝機制調控研究：研究不同外界刺激或者生理、病理狀態(tài)下機體代謝途徑的變化，揭示機體面對不同暴露環(huán)境下的響應機制，以及不同病理階段機體內的代謝變化機制。

（二）其他領域

① 環(huán)境與營養(yǎng)研究：代謝組學能夠揭示環(huán)境因素（如污染物）和飲食對生物體代謝的影響。通過對環(huán)境暴露和營養(yǎng)攝入的代謝組學分析，研究人員可以制定更有效的公共健康政策和營養(yǎng)干預策略。

② 植物科學與農(nóng)業(yè)：代謝組學在植物科學和農(nóng)業(yè)中也具有重要應用。例如，通過分析植物的代謝組，可以了解植物對不同環(huán)境條件的響應，進而改良作物品種，提高作物的產(chǎn)量和質量。

③ 微生物組學：代謝組學也被廣泛應用于微生物組的研究。通過分析微生物的代謝產(chǎn)物，研究人員可以了解微生物與宿主的相互作用以及微生物群落的功能，從而推動微生物組在健康和疾病中的應用研究。

代謝組研究策略

代謝組學通過分析生物體內所有代謝產(chǎn)物來揭示其生理狀態(tài)和生物學機制。根據(jù)研究策略的不同，代謝組學主要分為非靶向代謝組學、靶向代謝組學和脂質組學三大類別。每種研究策略都有其特定的技術特點和應用領域。

（1）非靶向代謝組學（Untargeted Metabolomics）

非靶向代謝組學旨在全面、無偏向性檢測和分析生物樣本中的所有代謝物，以生成整體的代謝特征圖譜。由于其全面的特性，非靶向代謝組學廣泛應用于發(fā)現(xiàn)新的生物標志物、研究代謝途徑的變化和探索疾病的潛在機制。

① 植物代謝組學

植物代謝組學能夠盡可能多、無偏向性的檢測植物樣本內的小分子代謝物，研究不同種類或不同處理條件下的植物代謝物（主要包括初級代謝物如糖類、氨基酸、核苷酸等，次級代謝物如生物堿、黃酮類、酚類等）的變化情況。

② 土壤代謝組學

對土壤中的小分子代謝物進行無偏向性的檢測。多應用于不同處理下根系分泌物的變化，以及植物-微生物互作機制的研究中。

脂質組學

③ 脂質組學（Lipidomics）

代謝組學的一個重要分支，專注于研究脂質類代謝物的組成和功能。脂質組學在研究脂質代謝異常、疾病機制和藥物作用機制中具有重要應用。例如，它在心血管疾病、糖尿病、神經(jīng)退行性疾病等領域的研究中提供了寶貴的數(shù)據(jù)。此外，脂質組學還在食品科學、環(huán)境研究中展現(xiàn)了其潛力。

④ 全譜代謝組學

全譜代謝組學是通過優(yōu)化提取方法，同時提取、分析生物樣本中親水代謝物和脂質的非靶向代謝組學，從而實現(xiàn)對研究體系內全面代謝網(wǎng)絡進行分析。

（2）靶向代謝組學（Targeted Metabolome）

靶向代謝組學專注于對特定代謝物（目標代謝物）或代謝物類別進行精確的定量分析。在藥物開發(fā)、臨床診斷和生物標志物驗證等方面有著重要應用。

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