系统生物学概念的诞生标志着研究哲学由“还原论”向“整体论”的变化. 系统生物学的中心任务就是要针对生物系统整体 (无论它是生物细胞，多细胞组织，器官还是生物整体)，建立定量，普适，整体和可预测 (QUIP) 的认知. 具体而言，系统生物学研究就是要将给定生物系统的基因，转录，蛋白质和代谢水平所发生的事件，相关性及其对所涉及生物过程的意义进行整体性认识. 从而出现了许多的“组”和“组学”的新概念. 但是现已提出的一百多个“组”和“组学”，可以大体归纳为“基因组”/“基因组学”，“转录组”/“转录组学”，“蛋白质组”/“蛋白质组学”和“代谢组”/“代谢组学”四个方面. 显而易见，DNA，mRNA以及蛋白质的存在为生物过程的发生提供了物质基础 (但这个过程有可能不发生！)，而代谢物质所反映的是已经发生了的生物学事件. 因此代谢组学是对一个生物系统进行全面认识的不可缺少的一部分，是全局系统生物学 (global systems biology) 的重要基础，也是系统生物学的一个重要组成部分。
代谢组学(metabonomics／metabolomics)是继基因组学和蛋白质组学之后新近发展起来的一门学科，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。
基因组学和蛋白质组学分别从基因和蛋白质层面探寻生命的活动，而实际上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（cell signaling），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。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。化学分析技术中最常用的是^1H核磁共振(^1HNMR)以及色谱(毛细管电泳)-质谱联用(X—MS)。
其中心任务包括 (1) 对内源性代谢物质的整体及其动态变化规律进行检测，量化和编录，(2) 确定此变化规律和生物过程的有机联系. Metabolomics存在多个定义，但其精髓是：对一个生物系统的细胞在给定时间和给定条件下所有小分子代谢物质的定量分析(the quantitative measurement of all low molecular weight metabolites in an organism＇s cells at a specified time under specific environmental conditions).
代谢组学属于全局系统生物学 (Global systems biology) 研究方法，便于对复杂体系的整体进行认识. 譬如，一个正常工作的人体包括“人体”本身和与之共同进化而来且共生的消化道微生物群体 (或称菌群)，孤立地研究“人体”本身的基因，转录子以及蛋白质当然可以为人们认识人体生物学提供重要信息，但无法提供使人体正常工作不可缺少的菌群的信息. 人体血液和尿液的代谢组却携带着包括菌群在内的每一个细胞的信息，因此代谢组学方法对研究如人体这样复杂的进化杂合体十分有效. 正因如此，代谢组学已经广泛地应用到了包括药物研发，分子生理学，分子病理学，基因功能组学，营养学，环境科学等重要领域. 在代谢组学诞生的过去6年里，有关代谢组学的研究论文和专利以指数的形式逐年增长. 可以预见，这门新兴学科将应用到更为广泛的领域.
发表于 2010-12-17 00:29:29
发表于 2015-3-25 16:56:55