运动_BDNF与能量代谢平衡的研究进展

第四讲运动状态下的能量代谢

第四讲运动状态下的能量代谢 第二节运动状态下的能量代谢 一、人体急性运动时的能量代谢 1、无氧代谢时的能量供应特点 无氧练习分类 以无氧供能占优势的练习，根据练习中无氧供能占的比例，又分为三类： 1．极量强度的无氧练习在这类练习中无氧供能占总能需量的90—100％，其中主要是磷酸原系统供能，能量输出功率可达480kJ/min，最长运动时间仅几秒钟呼吸和循环系统功能达不到极限水平，包括100m跑、短距离赛场自行车赛，50m游泳和50m潜泳等。 2、近极量强度的无氧(混合的无氧强度)练习在这类练习中无氧供能占总能需量的75—85％，其中一部分靠磷酸原系统，大部分靠乳酸能系统供应，能量输出功率为200— 400kJ．/min。最长运动时间为20—30s。另外，完成这类练习时，氧运输系统活动明显加强，练习到达终点时，心率可达最高值的80一90%，肺通气量可达最高值的50—60％，吸氧量可达V02max，：70—80％，乳酸浓度可升高到15mmol/L。属于这类练习的项目有200—400m跑，lOOm游泳和500m速滑等。 3、亚极量强度的无氧(无氧有氧强度)练习在这类练习中，无氧供能占总能需量的60一70％，主要靠乳酸能系统供能，能量输出功率为160kJ/min，最长运动时间为1—2min。运动后血乳酸高达20—25mm0l/L。该练习到达终点时，氧运输系统功能可以接近或达到最大值。属于这类练习的项目有800m跑，200m游泳，1000m和1500m速滑和lkm赛场自行车赛。

肌肉细胞首先在大约3秒钟内耗尽细胞周围浮游的ATP。 然后磷酸肌酸系统参与进来，供能8-10秒钟。这是百米短跑选手或举重者所用的主要能量系统，这两种运动者需要迅速加速，运动所持续的时间很短。 如果运动持续更长时间，糖原-乳酸系统就参与进来。短距离运动比如200米或400米以及100米游泳就是如此。 2、肌细胞中肌酸和CP的工作特点： 磷酸肌酸在运动中的应用 磷酸肌酸在运动中首先是作为能量供应的重要环节 ,其一是因为其分子中有一高能磷酸键也就是磷酸肌酸可作为高能磷酸基团的储存库,在必要时此高能磷酸基团可以转移。当磷酸肌酸在肌酸激酶(CK)的催化下与ATP分解的产物ADP发生反应时,高能磷酸键就会转移给ADP ,生成ATP。以此来保证ATP 这一肌肉唯一直接能量来源的数量。

运动的能量代谢

第一章运动的能量代谢 第一节：生物能量学概要 1.新陈代谢是生命活动的最基本特征。 2.生物体不能直接利用光能，生物体需要其细胞通过叶绿体和线粒体装置，将太阳能转换成自身课被利用的化学能。 3.所有细胞均具备能量转换的能力。 4.ATP由含氮碱基与戊糖构成的腺苷再与3个磷酸基团结合形成。 5.人体食物中糖类的消化产物多以单葡萄糖的形式被吸收。 6.1g糖在体内完全烧化可释放约4kcal的热量，机体所需能量的50%~70%来自糖，因此提供能量是糖类最主要的生理功能。 7.脂肪和类脂总称为脂类。 8.能量摄入=能量释放（食物）+能量释放（做工）±能量储存（脂肪） 第二节：运动状态下的能量代谢 1.记性运动刚开始的能量主要来源于ATP、CP的分解。 2. 2.ATP在ATP酶催化下迅速水解位ADP和Pi，同时释放能量。 第二章肌肉活动 1.肌肉的武力特性是指它的伸展性、弹性和粘滞性。 2.肌肉的生理特性是指肌肉的兴奋性和收缩性。 3.不同组织细胞兴奋性是不一样的，其中神经、肌肉和腺细胞称之为可兴奋细胞。 4.任何刺激要引起组织兴奋必须满足三个基本条件，即一定的刺激强度、维持一定的作用 时间和一定的强度-----时间变化率下，引起组织细胞新分的最小刺激强度，成为阈强度或阈值。 5.强度小鱼阈值的刺激位阈下刺激。 6.阈值或阈强度是评定神经肌肉兴奋性的最简易指标。 7.理论上：意味着刺激的强度某一强度时，无论刺激的作用时间怎样延长，都不能引起组 织兴奋，这个最低的或者最基本的阈强度，称为基强度。 8.时值是指以2倍基强度刺激组织，刚能引起组织兴奋所需的最短作用时间。 9.兴奋是产生可传播动作电位的过程。 10.静息时细胞处于某种极化状态，表现为膜的两侧存在着一个膜内为负膜外为正的电位差， 称为静息电位。 11.动作电位的图形类似迅速起落波峰，又称峰电位，其上升支为除极相，下降支为复极相。 12.膜内的电位负值减小称去极化。 13.膜内电位负值增大，称超极化。 14.膜除极后，又恢复到安静时的极化状态，则称复极化。 15.电位传导机制虽然以无髓纤维为例。 16.髓踃纤维动作电位的传导方式是跳跃的。 17.在神经纤维上传导的动作电位，习惯上称为神经冲动。 18.特征：①.生理完整性；②.双向传导；③.不衰减和相对不疲劳性；④.绝缘性

代谢组学在医药领域的应用与进展

代谢组学在医药领域的应用与进展 一、学习指导 1.学习代谢组学的概念及内涵，掌握代谢组学的研究对象与分析方法。 2.熟悉代谢组学数据分析技术手段 3.了解代谢组学优势特点 4.了解代谢组学在医药领域的应用 5.了解代谢组学发展趋势 二、正文 基因组功能解析是后基因组时代生命科学研究的热点之一，由于基因功能的复杂性和生物系统的完整性，必然要从“整体”层面上来理解构成生物体系的各个模块功能。随着新的测量技术、高通量的分析方法、先进的信息科学和系统科学新理论的发展，加上生物学研究的深入和生物信息的大量积累，使得在系统水平上研究由分子生物学发现的组件所构成的生命体系成为可能[1]。系统生物学家们认为，将生命科学上升为“综合”科学的时机已经成熟，生命科学再次回到整合性研究的新高度，逐步由分子生物学时代进入到系统生物学时代[2]。系统生物学不同以往的实验生物学仅关注个别基因和蛋白质，它要研究所有基因、蛋白质，代谢物等组分间的所有相互关系，通过整合各组成成分的信息，以数学方法建立模型描述系统结构[3,4]。 （一）代谢组学的概念及内涵 代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后，系统生物学的重要组成部分，也是目前组学领域研究的热点之一。代谢组学术语在国际上有两个英文名，即metabolomics 和metabonomics。Metabolomics是由德国的植物学家Fiehn等通过对植物代谢物研究提出来的，认为代谢组学（metabolomics）是定性和定量分析单个细胞或单一类型细胞的代谢调控和代谢流中所有低分子量代谢产物，从而监测机体或活细胞中化学变化的一门科学[5]。英国Nicholson研究小组从毒理学角度分析大鼠尿液成份时提出了代谢组学（Metabonomics）的概念，认为代谢组学是通过考察生物体系受扰动或刺激后（如某个特定基因变异或环境变化后），其代谢产物的变化或代谢产物随时间的变化来研究生物体系的代谢途径的一种技术[6]。国内的代谢组学研究小组基本用metabonomics一词来表示“代谢组学”。严格地说，代谢组学所研究的对象应该包括生物系统中所有的代谢产物。但由于实际分析手段的局限性，只对各种代谢路径底物和产物的小分子物质（MW<1Kd）进行测定和分析。 （二）代谢组学优势特点 代谢组学作为系统生物学的一个重要组成部分，代谢组可以更好地反映体系表型生物机体是一个动态的、多因素综合调控的复杂体系，在从基因到性状的生物信息传递链中，机体需通过不断调节自身复杂的代谢网络来维持系统内部以及与外界环境的正常动态平衡[7]。

代谢组学研究进展综述

代谢组学技术及其在中医研究中的探讨 姓名：郭欣欣学号：22009283 导师：刘慧荣 代谢组学(metabonomics) 是20世纪90年代中期发展起来的一门新兴学科,是关于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) 其代谢产物(内源代谢物质) 种类、数量及其变化规律的科学。它研究的是生物整体、系统或器官的内源性代谢物质的代谢途径及其所受内在或外在因素的影响。常用的方法是检测和量化一个生物整体代谢随时间变化的规律;建立内在和外在因素影响下,代谢整体的变化轨迹,反映某种病理(生理) 过程中所发生的一系列生物事件。 1 代谢组学研究技术平台 代谢组学研究的技术平台包括以下几个部分:前期的样品制备,中期的代谢产物检测、分析与鉴定以及后期的数据分析与模型建立。 前期代谢组学研究常用的检测技术,一般不需要对标本行特别的分离、纯化等。但离体条件下,细胞或组织内的代谢状态可迅速改变,代谢物的质与量亦随之变化,为正确反映在体的真实信息,须立即阻断内在酶的活性。最为常用的是冰冻/液氮降温法及冷冻、干燥的保存技术,尽管如此,细胞间仍始终有一低水平的代谢活动,需尽量避免氧化等活化因素。 中期代谢产物的检测、分析与鉴定是代谢组学技术的核心部分,最常用的是NMR及质谱(MS)两种。 核磁共振技术是利用高磁场中原子核对射频辐射的吸收光谱鉴定化合物结构的分析技术,生命科学领域中常用的是氢谱( 1H NMR ) 、碳谱(13C NMR)及磷谱(31P NMR)三种。可用于体液或组织提取液和活体分析两大类。 NMR技术在代谢组学中的应用越来越广泛,它具有如下优点: ①无损伤性,不破坏样品的结构和性质; ②可在一定的温度和缓冲范围内进行生理条件或接近生理条件的实验; ③与外界特定干预相结合,研究动态系统中机体化学交换、运动等代谢产物的变化规律; ④实验方法灵活多样。但仪器价格及维护费用昂贵限制了该技术的进一步普及。 质谱技术是将离子化的原子、分子或是分子碎片按质量或是质荷比(m/e)大小顺序排列成图谱,并在此基础上,进行各种无机物、有机物的定性或定量分析。新的离子化技术则使质谱技术的灵敏度和准确度均有很大程度的提高。NMR技术与MS技术相比,各有其优缺点,需要在研究中灵活选用。总体而言,NMR技术应用的更为广泛。此外,根据代谢组学的研究需要,还常用于其他的一些分析技术,如气相色谱(GC) ,高效液相色谱仪(HPLC) ,高效毛细管电泳(HPCE)等。它们往往与NMR或MS技术联用,进一步增加其灵敏性。但不容忽视的是,随着分析手段更新,敏感性及分辨率提高,“假阳性”的概率也就越大,可能是仪器技术方法固有的，亦或是数据分析过程中产生的。 后期代谢组学研究的后期需借助于生物信息学平台。它往往借助于一定的软件,联合多种数据分析技术,将多维、分散的数据进行总结、分类及判别分析,发现数据间的定性、定量关系,解读数据中蕴藏的生物学意义,阐述其与机体代谢的关系。如果说分析技术在我们面前打开了“一扇门”,正确的数据分析方法和模型建立便是“找到宝藏”的钥匙。 主成分分析法( PCA) 是最常用的分析方法。其将分散于一组变量上的信息集中于几个综合指标(PC)上,如糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等,利用主成分描述机体代谢的变化情况,发挥了降维分析的作用,避免淹没于大量数据中。其他的模式识别技术,如聚类分析、辨别式功能分析、最小二乘法投影法等在代谢组学研究中亦有其重要的地位。 现实情况下,代谢组学的数据更为复杂,特别是NMR对病理生理过程的研究,将代谢物的表达谱与时间相联系,分析时更加困难,需要借助复杂的模型或是专家系统进行分析(在应用

生理学-第七章能量代谢与体温练习题及答案

第七章能量代谢与体温 一、填空题 1.机体活动所需的能量，最终来自①、②和③的氧化分解。 2.能量代谢间接测热法的重要依据是①定律和②定律。 3.临床上测定能量代谢的常用方法是测定机体在一段时间内的①，再乘以混合食物的②，从而计算出③。 4.人体主要的产热器官是①和②。常温时主要依靠③产热，而在运动或劳动时④产热占极大比例。 5.人体主要的散热器官是①，其散热的方式有②、③、④和 ⑤ 4种，常温时以⑥散热为主，而在高温时则主要依靠⑦散热。 6.汗液中NaCl的浓度一般比血浆中的①，所以机体因大量发汗而发生的脱水属于 ②性脱水。大量出汗时，除补充足够的水分外，还应补充适量的③。 7.女子的基础体温随月经周期而变动，表现为①期体温降低，②期体温升高,因为此期血液中③激素水平较高。 8.体温调节中枢在①_____，下丘脑的②是整合机构的中心部位，其中的③可能起调定点作用。 9.环境温度低于20℃时，代谢率①，肌紧张②，产热量③，皮肤血管④，汗腺分泌活动⑤，散热量⑥。 10.在致热源的作用下，视前区-下丘脑前部中的热版神经元兴兴奋的阈值①，体温调定点②，导致发热。 二、选择题 [A型题] 1.体内生物氧化释放的能量,迅速转化为热能者占（） A.30%以上 B. 40%以上 C.50%以上 D.60%以上 E.70%以上 2.下列中既是重要的储能物质，又是直接供能的物质是（） A.葡萄糖 B.磷酸肌酸 C.脂肪酸 D. ATP E. 蛋白质 3.正常人的能量代谢率在下列情况中最低的是（） A.安静时 B.熟睡时 C.室温为18~25℃时 D.进食12h后 E.全身肌肉松弛时 4.影响能量代谢最显著的因素是（） A.进食 B.高温 C.肌肉运动

代谢组学综述

代谢组学综述 摘要：代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的对某一生物或细胞所有低相对分子质量代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科,由于其广泛的应用前景,目前已成为系统生物学的重要组成部分。现简要介绍了代谢组学的含义、代谢组学研究的历史沿革、当前代谢组学研究中的分析技术、数据解析方法,综述了代谢组学在药物毒理学研究、疾病诊断、植物和中药等领域的应用情况,并对当前代谢组学研究中存在的问题及发展趋势进行探讨。 关键词：代谢组学研究技术 随着人类基因组计划等重大科学项目的实施,基因组学、转录组学及蛋白质组学在研究人类生命科学的过程中发挥了重要的作用, 与此同时, 代谢组学（metabolomics）在20世纪90年代中期产生并迅速地发展起来, 与基因组学、转录组学、蛋白质组学共同组成系统生物学。基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等各种组学0在生命科学领域中发挥了重要的作用, 它们分别从调控生命过程的不同层面进行研究, 使人们能够从分子水平研究生命现象, 探讨生命的本质, 逐步系统地认识生命发展的规律。这些组学手段加上生物信息学, 成为系统生物学的重要组成部分。 代谢组学的出现和发展是必要的, 同时也是必须的。对于基因组学和蛋白质组学在生命科学研究中的缺点和不足, 代谢组学正好可以进行弥补。代谢组学研究的是生命个体对外源性物质(药物或毒物)的刺激、环境变化或遗传修饰所做出的所有代谢应答, 并且检测这种应答的全貌及其动态变化。代谢组学方法为生命科学的发展提供了有力的现代化实验技术手段, 同时也为新药临床前安全性评价与实践提供了新的技术支持与保障。 1 代谢组学的概念及发展 代谢组学最初是由英国帝国理工大学Jeremy N icholson教授提出的, 他认为代谢组学是将人体作为一个完整的系统, 机体的生理病理过程作为一个动态的系统来研究, 并且将代谢组学定义为生物体对病理生理或基因修饰等刺激产生的代谢物质动态应答的定量测定。2000年, 德国马普所的Fiehn等提出了代谢组学的概念, 但是与N icholson提出的代谢组学不同, 他是将代谢组学定位为一个静态的过程, 也可以称为/代谢物组学, 即对限定条件下的特定生物样品中所有代

代谢组学技术在烟草研究中的应用进展_王小莉

2016-02，37（1）中国烟草科学 Chinese Tobacco Science 89 代谢组学技术在烟草研究中的应用进展 王小莉，付博，赵铭钦*，贺凡，王鹏泽，刘鹏飞 （河南农业大学烟草学院，国家烟草栽培生理生化研究基地，郑州 450002） 摘要：简述了作为研究植物生理生化和基因功能新方法的代谢组学在烟草研究中的主要技术流程及其应用现状，归纳了不同生态环境和不同组织中烟草代谢物差异及产生原因，总结了生物和非生物胁迫及化学诱导处理等条件下的烟草生理生化变化及相关基因功能。最后提出了目前烟草代谢组学研究所面临的问题，并指出与其他组学整合应用是代谢组学在烟草研究领域的发展趋势。 关键词：烟草；代谢组学；胁迫；化学诱导；基因功能 中图分类号：S572.01 文章编号：1007-5119（2016）01-0089-08 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2016.01.016 Research of Metabolomics in Tobacco WANG Xiaoli, FU Bo, ZHAO Mingqin*, HE Fan, WANG Pengze, LIU Pengfei (College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, National Tobacco Physiology and Biochemistry Research Center, Zhengzhou 450002, China) Abstract: Metabolomics has been considered one of the most effective means of investigating physiological and biochemical processes and gene function of plants. Here we review the main process of metabolomics and its application status in tobacco research, the regulation mechanisms of physiological and biochemical reactions when tobacco responds to different environmental, biotic and abiotic stresses, chemically induced processes and genetic modifications. Finally, issues of critical significance to current tobacco metabolomics research are discussed and it is noted that integration with other omics is the trend of metabolomics research in tobacco. Keywords: tobacco; metabolomics; stress; chemical induction; gene function 代谢组学与基因组学、转录组学和蛋白质组学分别从不同层面研究生物体对环境或基因改变的响应，它们都是系统生物学的重要组成部分。植物代谢组学是21世纪初产生的一门新学科，主要通过研究植物的次生代谢物受环境或基因扰动前后差异来研究植物代谢网络和基因功能[1-2]。与微生物和动物相比，植物的独特性在于它拥有复杂的代谢途径，目前发现的次生代谢产物达20万种以上[3]。代谢物差异是植物对基因或环境改变的最终响应[4]，因此，对代谢物进行全面解析，探索相关代谢网络和基因调控机制，是从分子层面深入认识植物生命活动规律的一个重要环节[5-7]。 烟草不仅是重要的经济作物，同时还是一种重要的模式植物，作为生物反应器在研究植物遗传、发育、防御反应和转基因等领域中具有重要意义[8-10]。烟草代谢物非常丰富，目前从烟叶中已鉴定出3000多种[11]，且代谢物理化性质和含量差异较大，给烟草化学及代谢规律研究带来挑战。传统的烟草化学主要集中于研究某一类化学成分或某几种重要物质，如萜类[12]、生物碱类[13]、多酚类等[14]，这很难全面地系统地阐述烟草代谢网络。随着系统生物学的发展，烟草越来越广泛地被用于基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学的研究中，例如采用系统生物学的方法找出 基金项目：中国烟草总公司浓香型特色优质烟叶开发（110201101001 TS-01）；上海烟草集团责任有限公司“浓香型特色优质烟叶风格定位研究及样品检测”（szbcw201201150） 作者简介：王小莉（1983-），女，博士研究生，主要从事烟草生理生化研究。E-mail：xiaoliwang325@https://www.wendangku.net/doc/df8288095.html, *通信作者，E-mail：zhaomingqin@https://www.wendangku.net/doc/df8288095.html, 收稿日期：2015-09-09 修回日期：2015-11-19

食品营养学 练习题 第三章营养与能量平衡

第三章营养与能量平衡 一、填空 1、人体热能需要的测定方法有计算法和测定法。 2、人体的热能消耗包括基础代谢食物热效应体力活动。 3、食物能量的最终来源是太阳能。 4、碳水化合物、脂肪和蛋白质称之为三大产能营养素。 5、能量密度是指每克食物所含的能量。 二、选择 1、维持人体基本生命活动的能量消耗是。 A.体力活动消耗 B.基础代谢 C.非体力活动消耗 D.食物热效应耗能 2、一般来说，机体所需要能量的以上是由食物中的碳水化合物的。 A.30% B.50% C.60% D.70% 3、据用“弹式热量计”测定，1g蛋白质在体外燃烧平均产生热量为。 A.17.15 kJ B.39.54 kJ C.23.64 kJ D.18.61 kJ 4、以下产能营养素净能量系数最高的是。 A. 蛋白质 B. 脂肪 C. 糖类 D. 乙醇 5、测定基础代谢率最有用的指标是。 A. 体重 B. 身高 C. 年龄 D. 性别 三、名词解释 1、食物能值 2、生理能值 3、能量系数/食物的热价 4、基础代谢 5、基础代谢率 6、食物热效应TEF/食物特殊动力作用SDA 7、能量密度 8、低热能食品 9、高能食品 四、简答 (一)简述能量的作用。 (二)简述人体的能量需要及其主要组成。 (三)简述对食物的代谢反应的作用机理。 五、论述 (一)试论述影响基础代谢的因素。 (二)试论述大豆的营养特点，它有哪些抗营养因子。 (三)试论述能量消耗及其影响因素。 第三章营养与能量平衡（答案） 一、填空 1、计算法测定法 2、基础代谢食物热效应体力活动 3、太阳能 4、碳水化合物蛋白质 5、能量密度 二、选择

第八章 营养与能量平衡

复习： 1、能量的作用及意义 2、能量单位与生热营养素产热能力 3、基础代谢的计算及食物的代谢反应 讲授： 第八章营养与能量平衡 第三节能值及其测定 人体能量的需要量实际就是能量的消耗量。测定人体能量的消耗可为合理供给能量提供依据，在临床和实际中具有重要意义，同时也是营养学工作和研究中经常进行的工作。 一、食物能值与生理能值 1、食物能值是食物彻底燃烧时所测定的能值，即“物理燃烧值”，或称“总能值”。 2、生理能值即机体可利用的能值，在体内，碳水化合物和脂肪氧化的最终产物与体外燃烧时相同。因考虑到机体对它们的消化、吸收情况（如纤维素即不能被人类消化），故二者的生理能值与体外燃烧时可稍有不同。 二、能值的测定 1、食物能值的测定 食物能值通常用氧弹量热计，或称弹式热量计（bomb calorimeter）进行测定，这是一个弹式密闭的高压容器，内有一白金坩蜗，其中放入待测的食物试样，并充以高压氧，使其置于已知温度和体积的水浴中。用电流引燃，食物试样便在氧气中完全燃烧，所产生的热使水和量热计的温度升高，由此计算出该食物试样产生的能(热)量。 2、人体能量消耗的测定 人体能量的消耗实际上就是指人体对能量的需要。较常用的测定方法有以下两种。 （1）直接测定法 这是直接收集并测量人体所放散的全部热能的方法。为此，让受试者进入一特殊装备的小室。该室四周被水管包围并与外界隔热。机体所散发的热量可被水吸收，并通过液体和金属的传导进行测定，此法可对受试者在小室内进行不同强度的各种类型的活动所产生和放散的热能予以测定。此法原理简单，类似于氧弹热量计，但实际建造，投资很大，且不适于复杂的现场测定，现已基本不用。 （2）间接测定法 此法广泛应用于人体能量的消耗。主要根据其耗氧量的多少来推算所消耗的能量。关于人体耗氧量的测定可通过收集所呼出的气量，来分析其中氧和二氧化碳的容积百分比。由于空气中含氧量一定，且可测定，故将吸入空气中的含氧量减去呼出气体中的含氧量，即可计算出一定时间内机体的耗氧量。 大气空气成分比较恒定，O2为20.94%，CO2为0.03%，N2为79.03%，其它一些微量气体可略不计；同时，N2在人体气体代谢过程中，既不能吸收利用，也不能从体内增加而经肺排出。因而有可能采用开放式间接测热法以测定人体的能量消耗。测定时人体吸入外界空气，只收集呼出气进行分析，分析所得的O2与CO2的百分比与空气比较，结合一定时间呼出的气体量，即可计算一定时间内的氧耗量和CO2排出量。 食物在热量计中或在人体内氧化所消耗的氧量直接与以热释放的能量有关，葡萄糖不管如何氧化，其所需的氧量和所产生的能量基本一样。 至于蛋白质由于其结构和易变性等，它的氧化不能用简单方程式表示。 最近有双标水测量中能量消耗，用氢和氧的同位素标记，精密度准确度均高，但对材料、技术设备要求较高，费用昂贵，因此尚有局限性。

代谢组学及其发展

代谢组学及其发展 摘要：代谢组学是上世纪九十年代中期发展起来的一门新兴学科，是系统 生物学的重要组成部分。它是关于生物体系内源代谢物质种类、数量及其变化规律的科学，研究生物整体、系统或器官的内源性代谢物质及其所受内在或外在因素的影响。 关键词：代谢组学，研究方法，组学运用，中药学 1 代谢组学 代谢组学(metabonomics/metabolomics)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。 2代谢组学的研究方法 2.1研究范围 代谢组学主要研究的是作为各种代谢路径的底物和产物的小分子代谢物（MW<1000）。在食品安全领域，利用代谢组学工具发现农兽药等在动植物体内的相关生物标志物也是一个热点领。其样品主要是动植物的细胞和组织的提取液。 2．2常用的分析技术 主要技术手段是代谢组学以液相色谱一质谱(LC．MS)、气相色谱-质谱(GC．Ms)、核磁共振谱(NMR)等方法为主要研究手段[1.2.3]，其中以NMR为主。通过检测一系列样品的NMR 谱图，再结合模式识别方法，可以判断出生物体的病理生理状态，并有可能找出与之相关的生物标志物（biomarker）。为相关预警信号提供一个预知平台。 据不同的研究对象和研究目的，Fiehn 将生物体系的代谢产物分析分为4个层次：(1)代谢物靶标分析对某个或某几个特定组分的分析。在这个层次中，需要采取一定的预处理技术除掉干扰物，以提高检测的灵敏度。(2)代谢轮廓(谱)分析对少数所预设的一些代谢产物的定量分析。如某一类结构、性质相关的化合物，某一代谢途径的所有中间产物或多条代谢途径的标志性组分。进行代谢轮廓(谱)分析时，可以充分利用这一类化合物的特有的化学性质，在样品的预处理和检测过程中，采用特定的技术来完成。(3)代谢组学是在限定条件下对特定生物样品中所有内源性代谢组分的定性和定量分析。进行代谢组学研究时，样品的预处理和检测技术必须满足对所有的代谢组分具有高灵敏度、高选择性、高通量的要求，而且基体干扰要小。代谢组学涉及的数据量非常大，因此需要有能对其数据进行解析的化学计量学技术。代谢组学的最终目标是解析所有的可见峰。(4)代谢指纹分析不具体鉴定单一组分，而是通过比较代谢物指纹图谱的差异对样品进行快速分类。 2.3数据处理平台 应用NMR或MS得到的代谢组学数据是海量的多变量数据信息，需要利用模式识别(PR，pattern recognition)技术进行多元数据分析，将数据降维，然后对样本分类或寻找生物标志物(biomarker)，用来解释代谢表型(metabolic phenotypes)

代谢组学技术及其应用的研究进展

０．前言 代谢组学是一种研究体内代谢产物的系统生物学方法，它能为疾病状态、药理毒理、基因功能的研究提供大量信息［１］，１９９９年Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ［２］将其定义为能定量测定生命系统对病理生理刺激或基因改变所产生的动态多参数代谢反应的一种方法（Ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓｉｓｄｅｆｉｎｅｄａｓ‘ｔｈｅｑｕａｎ－ｔｉｔａｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｕｌｔｉｐａｒａｍｅｔｒｉｃｍｅｔａｂｏｌｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｌｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｔｏｐａｔｈｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｉｍｕｌｉｏｒｇｅｎｅｔｉｃｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ’）。它是继基因组学、蛋白质组学、转录组学后新近发展起来的一门新的组学，并与基因组学、蛋白质组学、转录组学等共同构成系统生物学。代谢组学考查的是生物机体内所有的代谢产物［３］，但主要关注的是分子量在１０００以内的小分子物质，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活动，代谢组学则从代谢物层面上探寻生命活动，基因组学和蛋白质组学告诉你什么可能会发生，而代谢组学则告诉你什么确实发生了［４］。代谢产物能在一个生物体的细胞、细胞器、组织、器官、体液等各个层面上产生［５］，从某种意义上说机体内每一项生命活动都要受到代谢产物的调节和影响，因此，代谢组学研究可以了解和探索各项生命活动的整体代谢状况从而帮助人们更好地理解生命活动。目前代谢组学在药学、毒理学、疾病诊断、基因功能等生命科学的各个领域都有广泛应用，并已显示出其强大的优势，它在向各个学科渗透的同时，其自身技术和方法也在不断进步，随着系统生物学的发展，代谢组学正向真正的系统、综合、全面的目标迈进。 １．代谢组学的研究方法 代谢组学研究的基本方法是应用气相色谱质谱联用（ＧＣ－ＭＳ），液相色谱质谱联用（ＬＣ－ＭＳ），核磁共振波谱（ＮＭＲ）等先进的仪器分析技术来检测各种生物样品（包括血液、尿液、脑脊液、肝脏、病变组织等）中代谢物组的信息并结合模式识别和专家系统等分析计算方法对所得代谢组学数据进行处理，最后综合解析这些数据以探讨各种生命活动在代谢物层面上的规律和特征并用于评价药物疗效、检测药物毒性、诊断疾病、分析疾病状态等。代谢组学的技术平台主要包括样品制备、代谢产物检测和分析鉴定以及数据分析与模型建立。 ２．代谢组学的应用 ２．１代谢组学为药学和毒理学研究中的应用 目前，代谢组学在药物安全性评价、新药开发、毒性标志物的筛选等方面应用广泛。Ｎｉｃｈｏｌｌｓ［６］运用代谢组学技术对药物引起磷脂质病的机理进行了研究，结果发现大鼠给药后不同时段尿液代谢组图谱发生变化。研究认为代谢组学技术能为药物引起磷脂质病微小生化改变的检测提供强有力的工具。Ｓｌｉｍ［７］利用代谢组学方法研究了地塞米松对磷酸二酯酶抑制剂诱导的大鼠脉管炎的治疗作用，发现大鼠尿液代谢组图谱与组织病理变化基本一致，研究认为尿液代谢组图谱的变化可反映主要的病理变化，代谢组学技术可非侵害地检测血管变化。 在动物实验和临床试验中利用高通量的技术手段筛选和检测潜在的毒性物质是新药安全性评价的重要环节［８］，因为大多数药物通过广泛的生物转化作用可成为毒性明显不同的代谢物［９］，当毒物与细胞或组织相互作用时会引起机体关键代谢过程中内源性物质的比例和浓度发生变化，所以只有对这些代谢物的变化信息进行全面的分析研究才能更好地评价药物的安全性，大量研究表明代谢组学技术能快速获得这些信息［１０］，它可检测生物体在给药后整体的代谢反应过程，能综合考察药物的药效和毒性，能全面分析代谢产物的变化特点和规律，从而系统地评价药物的价值和开发前景。在毒理学研究中，代谢组学技术在研究毒物作用机制、预测药物毒性、鉴定对临床有用的生物标志物等方面发挥着重要作用［１１］。Ｗａｒｎｅ［１２］利用代谢组学技术研究３－三氟甲基－苯胺的毒 理反应，成功鉴定出了与毒性反应有关的潜在生物标志物。Ａｚｍｉ等［１３］利用代谢组学技术研究了１－萘异硫氰酸酯（１－Ｎａｐｈｔｈｙｌｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ，ＡＮＩＴ）的肝毒性作用，研究认为代谢组学技术能够在器官、亚器官等不同水平上认识不同的毒理学机制。 鉴于代谢组学技术在药学和毒理学研究中的巨大贡献，英国帝国理工学院已与六家医药公司联合成立了名为毒理代谢组学（ｔｈｅＣｏｎｓｏｒ－ｔｉｕｍｆｏｒＭｅｔａｂｏｎｏｍｉｃＴｏｘｉｃｏｌｏｇｙ，ＣＯＭＥＴ）的研究组织，该组织旨在从方法学上建立一套毒理代谢组学研究体系和通用的标准评价方法，采用１ＨＮＭＲ技术分析尿液和血液代谢组信息以用于候选药物临床前的毒性检测［１４］。近来，Ｃｌａｙｔｏｎ［１５］又提出了药物代谢组学的概念（ｐｈａｒｍａｃｏ－ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓ，ｗｈｉｃｈｗｅｄｅｆｉｎｅａｓ‘ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｕｔｃｏｍｅ（ｆｏｒｅｘ－ａｍｐｌｅ，ｅｆｆｉｃａｃｙｏｒｔｏｘｉｃｉｔｙ）ｏｆａｄｒｕｇｏｒｘｅｎｏｂｉｏｔｉｃｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｉｎａｎｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｂａｓｅｄｏｎａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｐｒｅ－ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓｉｇｎａｔｕｒｅｓ’）。 ２．２代谢组学在疾病研究和诊断中的应用 近年来，代谢组学技术已广泛应用于心血管疾病、糖尿病、癌症等疾病的诊断和研究。在心血管疾病方面，Ｂｒｉｎｄｌｅ［１６］利用基于１ＨＮＭＲ的代谢组学技术对冠心病人的血清代谢组进行了分析，结果显示疾病组与正常组代谢组图谱存在明显差异，研究认为代谢组学技术不仅能快速、准确的诊断冠心病还能区分疾病的严重程度。Ｍａｒｔｉｎ［１７］运用代谢组学技术研究了不同饮食对动脉粥样硬化形成的影响，结果发现极低密度脂蛋白（ＶＬＤＬ）、胆固醇（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｏｌ）、Ｎ－乙酰基糖蛋白（Ｎ－ａｃｅｔｙｌｇｌｙ－ｃｏｐｒｏｔｅｉｎｓ）与动脉粥样硬化的形成呈正相关，白蛋白赖氨酰残基（ａｌｂｕ－ｍｉｎｌｙｓｙｌｒｅｓｉｄｕｅｓ）、氧化三甲胺（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ－Ｎ－ｏｘｉｄｅ）与之呈负相关，此外，在预测动脉粥样硬化变性方面代谢组学数据可达８９％，而常规方法只有６０％，研究认为代谢组学技术不仅能区分不同饮食诱导的动脉粥样硬化的生物反应（尤其是多参数代谢反应），还能发现新的与疾病进程呈正相关或负相关的潜在标志物，从而帮助人们更好地认识疾病发病的危险因素。 在糖尿病方面，Ｈｏｄａｖａｎｃｅ［１８］认为代谢组学技术是研究２型糖尿病和胰岛素抵抗的有力工具，它能够识别那些常规方法无法识别的代谢产物。Ｙａｎｇ［１９］对比分析２型糖尿病人和正常人血清代谢组图谱发现２型糖尿病人的血清脂肪酸代谢谱与正常人存在差异，研究认为利用代谢组学方法检测血清脂肪酸代谢状况可快速诊断２型糖尿病。Ｙｕａｎ等［２０］对２型糖尿病人尿液进行代谢组学分析并发现了马来酸（Ｍａｌｅｉｃａｃｉｄ）、氧基乙酸（Ｏｘｙｌａｃｅｔｉｃａｃｉｄ）、４－氨基苯甲酸（４－Ａｍｉｎｏｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ）等与２型糖尿病有关的潜在生物标志物。 在癌症方面，Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ［２１］认为代谢组学技术不仅能分析水溶性和脂溶性的癌组织提取物还能发现和鉴定在疾病不同阶段的特征性代谢产物，它是研究和诊断癌症的有力工具。Ｙａｎｇ等［２２］利用代谢组学技术对比分析了肝癌、肝炎、肝硬化患者及正常对照者的尿液代谢组信息，结果显示各组患者尿液代谢组信息存在明显差异，研究认为代谢组学技术不仅能清楚地区分患者和正常人还能诊断出患者是患肝炎、肝硬化还是肝癌，这对降低误诊率意义重大，研究还指出通过代谢组学技术鉴定出的尿液核苷在癌症诊断方面优于传统的肿瘤标志物甲胎蛋白（ａｌｐｈａ－ｆｅｔｏｐｒｏｔｅｉｎ，ＡＦＰ）。 代谢组学不仅在上述影响人类健康的重大疾病中有广泛的应用，目前还应用于泌尿系统疾病［２３］、神经系统疾病［２４］、高血压［２５］、先天性代谢缺陷［２６］等疾病的研究和诊断。这些研究均表明代谢组学是疾病研究和诊断的有力工具，它的应用为疾病研究和诊断开辟了新的领域。 ２．３代谢组学在其它领域的应用 代谢组学凭借其独特的优势和应用潜力不仅在药学、毒理学、疾病 代谢组学技术及其应用的研究进展 苏州大学体育学院岳秀飞史晓伟 ［摘要］代谢组学是一种研究生物体内所有小分子代谢物的系统生物学方法，它利用气相色谱质谱联用(GC-MS)，液相色谱质谱 联用(LC-MS)，核磁共振波谱(NMR)等先进的仪器分析技术来检测各种生物样品中代谢物组的信息并结合模式识别等分析计算方 法对所得代谢组学数据进行处理，最后综合解析这些数据以用于评价药物疗效、检测药物毒性、诊断疾病、分析疾病状态。代谢组学 自提出以来发展十分迅速，目前已在药学、毒理学、疾病研究和诊断等领域得到广泛应用。本文主要对代谢组学的概念，研究方法及 其应用进行综述，最后就代谢组学的发展趋势作一讨论。 ［关键词］代谢组代谢组学核磁共振气相色谱质谱联用液相色谱质谱联用 ９５ ——

营养与健康

第一章绪论 一、营养学的基本概念 1.营养学：是研究膳食、营养与人体健康关系的科学。 2.营养：是指人体摄取、消化、吸收和利用食物中营养物质以满足机体生理 需要的生物学过程。 3.合理营养：是指通过合理的膳食和科学的烹调加工，向机体提供足够的能 量和各种营养素，并保持各营养素之间的平衡，以满足人体的 正常生理需要、维持人体健康的营养。 4.营养素：是指食物中可给人体提供能量、机体构成成分和组织修复以及生 理调节功能的化学成分。 （1）宏量营养素:蛋白质、脂类、碳水化合物（糖类） （2）微量营养素：矿物质、维生素 营养素的功能：作为能量物质，提供人体所需能量； 作为结构物质，构成和修补机体组织； 作为调节物质，维持正常的生理和生化功能。 5.营养价值：是指在特定食品中的营养素其质和量适应人体需要的程度。 二、饮食营养与人体健康 1.健康：是指不仅不生病，而且机体与环境之间（在生理上、心理上、社会 上）保持相对平衡，有适应社会生活的能力。 2.亚健康：是一种健康的透支状态，身体存在种种不适但无身体器质性病变 状态。 三、国内外的营养状况 世界的营养问题，按照不同地区的经济和社会发展状况分为两种类型。（1）在不发达的发展中国家，因贫困，灾荒和战乱所造成的营养不足、营养缺乏。如V A、VD、铁、碘微量元素缺乏等。（据统计约7.5亿人仍处于饥饿状态）（2）在发达国家及富庶转型的国家，出现因营养不平衡和营养过剩导致肥胖症而引起的“富贵病”。如高血压、冠心病、动脉粥样硬化、糖尿病等。 四、我国居民膳食指南 1.食物多样，谷类为主 2.多吃蔬菜、水果和薯类 3.常吃奶类、豆类或其制品 4.经常吃适量鱼、禽、蛋、瘦肉，少吃肥肉和荤油 5.食量与体力活动要平衡，保持适宜体重 6.吃清淡少盐的膳食 7.饮酒应限量 8.吃清洁卫生、不变质的食物 第二章食物的消化与吸收 一、食物的消化与消化系统 二、食物的吸收 一、食物的消化与消化系统 1.消化：是指摄入的食物经过机械性消化和各种消化酶的作用，把蛋白质、糖、 脂肪等大分子物质变为小分子物质的生物学过程。 2.消化的三种方式： （1）化学性消化：由一系列消化酶完成

第一章运动的能量代谢(1)

第一章运动的能量代谢 一、是非题 (1、化学性消化是通过食物中各种酶的作用完成的。 (2、胰液分泌不足时,会明显影响食物中的脂肪和蛋白质的消化和吸收。(3、胆汁中没有消化酶,对脂肪的消化和吸收主要是胆盐。 (4、剧烈运动时,肌肉中CP含量下降很多,而A TP的含量变化不大。 (5、肾脏的排尿过程是人体内唯一的排泄途径。 (6、足够的血糖浓度可保证全身各组织的能源供应,故血糖越高越好。(7、血糖被消耗时,可不断地从肌糖原中得到补充。 (8、维生素C能将高价铁还原为亚铁而促进铁的吸收。 (9、ATP不仅是肌肉活动的直接能源,也是腺体分泌、神经传导、合成代谢等各种生理活动的直接能源。 (10、耐力性赛跑的终点冲刺时,主要由糖的无氧酵解供能。 (11、人在清醒安静状态下的代谢称为基础代谢。 (12、食物中含的营养物质皆为体内能源物质。 (13、肌肉活动的最终能源是糖、脂肪和蛋白质的有氧氧化。 (14、整个能量代谢过程中,能量既不会增加,也不会减少,只能由一种形式转变为另一种形式。 (15、人体内的能源物质,都能以有氧或无氧的分解方式来供能。

(16、ATP和CP分子都有高能磷酸键,其断裂释放出来的能量,都可被机体直接利用。 (17、当肌肉中糖原储量增加时,可以通过调节作用再进入血液使血糖水平升高。 (18、人体剧烈运动时,其PH值下降的主要原因是乳酸生成过多造成的。 二、选择题 (1、消化酶存在下列何种液体中? A、消化液 B、体液 C、血液 D、消化道表面粘液 E、淋巴液 (2、营养物质的消化和吸收主要部位在 A、口腔 B、胃 C、食道 D、小肠 E、大肠 (3、胆汁是由下列哪一组织生成的?

第三章营养与能量平衡答案

第三章营养与能量平衡（答案） 一、填空 1、计算法测定法 2、基础代谢食物热效应体力活动 3、太阳能 4、碳水化合物蛋白质 5、能量密度 二、选择 BBCBA 三、名词解释 1、食物能值：是食物彻底燃烧时所测定的能值，亦称“物理燃烧值”，或称“总能值”。用弹式测热器进行测定。 2、生理能值：即机体可利用的能值。 3、能量系数/食物的热价：每克产能营养素在体内氧化所产生的能量值。 4、基础代谢：是指维持生命最基本活动所需的能量需要，指在机体处于空腹12-14h，睡醒 静卧下，室温保持在26-30℃，无任何体力活动和紧张思维活动，全身肌肉松弛，消化系统安静状态下测定的能量消耗。 5、基础代谢率：指单位时间内人体所消耗的基础代谢能量，表示了基础代谢的水平。用kJ/(kg·h)或MJ/d表示。 6、食物热效应TEF/食物特殊动力作用SDA：指人体由于摄食所引起的一种额外的热能损耗。 7、能量密度：指每克食物所含的能量。与食品的水分和脂肪含量密切有关，另一特性是食品的稠度。 8、低热能食品：由含能量低的食物原料(膳食纤维)所制成。 9、高能食品：由含能量高的食物，特别是含脂肪量高而含水量少的原料制成。如奶油、巧克力等。 四、简答 (一)简述能量的作用。 肌肉收缩、维持体温、大脑活动、吸收分泌、生物合成。食物能量的最终来源是太阳能。

(二)简述人体的能量需要及其主要组成。 人体的能量需要：指个体在良好健康状况下，以及与经济状况、社会所需体力活动相适应时，由食物摄取的并与消耗相平衡的能量。 人体能量的消耗主要由三方面组成：①维持基础代谢；②体力活动；③食物特殊动力作用的能量消耗。 婴儿、生长发育期的青少年、孕妇、乳母、疾病恢复期的病人：④生长发育和新组织增加。 (三)简述对食物的代谢反应的作用机理。 1、营养素所含能量并非全可被机体利用，只有在转变为A TP或其它高能磷酸键后才能作功。不能转变为ATP的部分则以热的形式向外散发，从而进食后可见机体在安静状态下向外发散的热比进食前增加。 2、摄入的葡萄糖和脂肪酸在体内进行合成代谢时需要一定能量，至于由氨基酸合成蛋白质所需能量更高。而蛋白质被消化分解成氨基酸后，在肝脏脱氨并合成尿素时也需要消耗一定能量。 五、论述 (一)试论述影响基础代谢的因素。 1、年龄：婴幼儿最高；进入幼儿、学龄期有所下降；到青春期又出现一次高峰；成年以后 逐渐降低。 2、性别：女性比男性低5-10%。妇女在月经期，以及怀孕、哺乳期时基础代谢率均由增高。 3、营养及机能状况：在严重饥饿和长期营养不良时，身体基础代谢率可达50%；疾病、感 染、体温升高也使其增加。甲状腺素分泌增加，致使代谢加速；肾上腺素可引起其 暂时增加；垂体加速可刺激甲状腺和肾上腺。 4、气候：寒冷地区>温热带；高温或低温>适宜温度 5、体型：相同体质量者，瘦高>矮胖。体表面积大，脂肪组织的代谢活性很低。 6、应激状态：一切应激状态，如发热、创伤、心理应激等均可使基础代谢率升高。 7、种族、情绪及过多摄食等都可能影响基础代谢。 (二)试论述大豆的营养特点，它有哪些抗营养因子。 1、大豆营养成分丰富： ①大豆蛋白质含量约为35%-40%，作为一种优质蛋白质，含有多种必需氨基酸和非必需氨基酸。除蛋氨酸、胱氨酸等含硫氨基酸不足外，大豆蛋白质的必需氨基酸组成与动物蛋白