代謝組學/分析方法/質譜法
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代謝組學的主要目標之一是量化代謝物濃度變化，質譜法提供了一種實現這一目標的方法。質譜儀可以測量樣品中分子的質量和相對濃度，這使得質譜法成為代謝組學中不可或缺的工具。
該技術涉及將待分析的分子電離並測量質荷比以確定樣品中存在的每個分子的質量。質譜法的通用過程包括四個步驟
1. 電離：分子電離為正離子。
2. 加速：離子加速。
3. 偏轉：離子被引入磁場並根據其獨特的質量和離子所帶正電荷量的多少以略微不同的方向偏轉。質量越小，正電荷越多，偏轉越明顯。
4. 檢測：離子被電氣檢測。
代謝組學中常用的質譜型別包括基質輔助雷射解吸電離質譜法 (MALDI-MS)、串聯質譜法 MS-MS、離子阱質譜法、液相色譜質譜法 (LC-MS) 和氣相色譜質譜法 (GC-MS)。
1. 13C 標記的葡萄糖酸鹽示蹤作為一種直接準確的方法來確定產黃青黴中戊糖磷酸途徑的分割比例
網址：http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=1489366&blobtype=pdf
主要內容：研究人員使用產黃青黴真菌試圖準確量化6-磷酸葡萄糖酸鹽在氧化型和非氧化型戊糖磷酸途徑 (PPP) 之間的分割比例。以前試圖量化其他生物體中分割比例的研究結果基於假設，但這些人透過一種相對簡單的方法克服了這些困難。透過同時用痕量 13C 標記的葡萄糖酸鹽（透過直接轉化為 6-磷酸葡萄糖酸鹽進入該途徑）和不含任何碳標記的葡萄糖來餵養細胞。他們使用 Quatro-LC 三重四極杆質譜儀來分析糖酵解和 PPP 中各種中間體的濃度。他們使用模型公式來量化分割比例。他們能夠斷言 PPP 分割比例為 51.1%，置信區間為 95%，這表明 13C 標記的葡萄糖酸鹽示蹤法是一種更靈敏、更準確的測定通量方法，不會干擾細胞的整體代謝。
術語： 1. 葡萄糖酸鹽：一個六碳分子，具有五個羥基，以羧酸基團結束，可以轉化為 6-磷酸葡萄糖酸鹽，然後轉化為果糖-6-磷酸鹽，並用於糖酵解。
2. 同位素異構體：異構體具有相同數量的同位素原子，但位置不同
3. 恆化器：用於培養微生物的化學靜態環境
4. 代謝通量分析 (MFA)：用於確定代謝過程中代謝物產生速率的技術。
5. 液相色譜質譜法：將液相色譜法的物理分離能力與質譜法結合起來。通常用於查詢複雜樣品的成分，例如生物來源的樣品。
聯絡：這裡與我們在課程中所學到的內容的聯絡很明顯——他們試圖確定分子在戊糖磷酸途徑的氧化部分和非氧化部分之間的通量，我們曾在第 14 章中學習過。這是將葡萄糖-6-磷酸鹽轉化為核糖-5-磷酸鹽的途徑，核糖-5-磷酸鹽可用於合成核酸和輔酶。它還與我們在第 15 章中學習過的代謝途徑調節有關，該章介紹了代謝流速——這就是通量，在整篇文章中都有提到。
2. 使用氣相色譜-質譜法和傅立葉變換離子迴旋共振質譜法確認產氫脫硫弧菌 Hildenborough 菌株的中心代謝途徑並進行通量分析
網址：http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=1797301&blobtype=pdf
主要內容：研究人員使用產氫脫硫弧菌 Hildenborough 菌株，試圖確定其代謝的一些資訊。GC-MS 和 FT-ICR MS 用於量化細菌產生的代謝物的數量和型別，並確定產氫脫硫弧菌的檸檬酸迴圈是氧化型還是還原型（此前未知），以及檢查其糖酵解途徑和戊糖磷酸途徑。FT-ICR MS 使他們能夠確認該產硫細菌的檸檬酸迴圈不同於大多數需氧生物，因為產生的檸檬酸與大多數其他生物體中發現的檸檬酸的立體化學相反。這在 13C 標記的幫助下得到了確認，類似於前一篇文章中使用的標記。實驗還使他們能夠確定所研究途徑的通量速率，這些速率被註釋為論文中圖 1 的一部分。所有這些工作都是為了補充從基因組分析中已經假設的關於該生物體的資訊。
術語： 1. 氣相色譜-質譜法 (GC-MS) – 將氣相色譜法（流動相為氣體）與質譜法結合起來。非常特異，能夠檢測樣品中痕量分子。
2. 傅立葉變換離子迴旋共振質譜法 (FT-ICR MS) – 確定離子的質荷比，這有助於確定粒子的質量。
3. 三羧酸迴圈 (TCA 迴圈)：檸檬酸迴圈的另一個名稱。
4. 電噴霧電離 (ESI) – 質譜法中用於產生離子的技術。
5. 碰撞誘導解離 (CID) – 在氣相中使離子斷裂的機制。
聯絡：他們的工作與第 16 章關於檸檬酸迴圈的內容相關，因為大部分工作都集中在根據他們對基因組的瞭解以及他們發現該生物體中不存在的酶（例如缺乏檸檬酸合酶同源物）來確定產氫脫硫弧菌的 CAC 是如何工作的。
3. 預測的領導肽酶失活阻止了聚球藻 PCC 6803 菌株的光自養生長
網址：http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=1082817&blobtype=pdf
主要內容：這項研究的目的是確定領導肽酶蛋白 LepB1 和 LepB2 在聚球藻 PCC 6803 菌株中的作用。透過將卡那黴素盒插入 LepB1 和 LepB2 中間的基因組中，建立了 PCC 的突變體。LepB2 突變體不可能獲得，這可能是因為該蛋白對細胞存活至關重要。LepB1 突變體的光合作用速率顯著下降，以至於細胞甚至受到高光照水平的傷害。然而，只要細胞沒有暴露在高光照水平下並且只在短時間內暴露，電子傳遞系統就會繼續發揮作用。由此得出的結論是，LepB1 編碼一種蛋白，該蛋白可以去除需要跨膜轉運的前體蛋白的訊號肽，實際上在處理最終會進入類囊體膜的蛋白中發揮作用。質譜法鑑定了 8 種蛋白，其濃度在突變體中始終降低，其中 4 種攜帶訊號肽，還有不參與類囊體系統的蛋白，這表明 LepB1 可以在類囊體膜和質膜中找到。
術語： 1. 肽酶：一種可以將蛋白質分解成單個氨基酸的酶。
2. 訊號肽/引導肽：短肽鏈，指導蛋白質的翻譯後轉運。
3. 光自養生物 – 從無機物質中合成其“食物”並利用光作為能量來源的生物體。
4. 藻膽蛋白 – 藍藻和藻類中可溶於水的熒光蛋白，捕獲光，其能量用於為光合作用提供能量。
5. Western 分析 – Western 印跡的另一個名稱，一種檢測樣品中特定蛋白質存在的方法。
聯絡：雖然我們在課程中沒有學習藍藻的光合作用，但一些普遍的原理仍然適用。透過降低將這些酶轉運到那裡的 LepB1 基因產物的活性來降低類囊體膜中活性光合酶的數量，會降低光合作用速率
動態代謝網路：基於 13C 的通量分析 http://www.nature.com/msb/journal/v2/n1/full/msb4100109.html
摘要： 本研究的主要重點是透過數學模型研究代謝中的複雜網路，這些模型“試圖監控細胞內小化學物質濃度的變化”（第 2 段）。透過使用基於 13C 的通量分析，本研究能夠“量化這些組成部分相互作用的綜合輸出”（第 4 段）。
術語： 拓撲 - 對幾何形式在特定變換（如彎曲或拉伸）下保持不變的性質的研究。 部分 - 不確定的部分、份額或分享。 化學計量 - 涉及或與以特定反應所需的精確比例存在的物質有關。 收斂 - 以收斂為特徵；趨向於聚合；合併。 草醯乙酸 - 線上粒體中發現的一種四碳分子，它與乙醯輔酶 A 結合，在克雷布斯迴圈的第一個反應中形成檸檬酸。
相關性： 這與我們在課堂上一直在學習的內容相關，因為我們剛剛開始研究代謝系統中的通量。 通量是指透過代謝途徑的分子或酶的週轉率。 它是至關重要的，因為它調節代謝途徑。
1. 斯克裡普斯質譜中心 – METLIN 代謝物資料庫
網址： http://metlin.scripps.edu/index.php
主要重點： 該網站旨在為使用質譜進行代謝組學研究的人提供各種有用的資源連結。 該網站提供代謝物搜尋功能、MS-MS 搜尋功能、LC-MS 搜尋功能和 FT-MS 搜尋功能。 還提供了一個可下載的程式，該程式具有與網站相同的功能。
術語： 1. MS-MS：串聯質譜。 可以執行多個步驟的質量選擇或分析
2. FT-MS：傅立葉變換質譜 - 在文章 #2 中定義。
3. 保留範圍：資料可供查詢的時間段。
(未找到更多新術語。)
2. 人類代謝組資料庫
網址： http://www.hmdb.ca/ (此處進行 MS 搜尋： http://www.hmdb.ca/labm/jsp/mlims/MSDb.jsp)
主要重點： 該網站專注於獲取和提供有關各種代謝物的資訊，包括但不限於串聯 MS 資料。 從它的名字可以看出，該網站顯然專注於人類作為感興趣的物種。 它試圖將臨床和生化資料結合起來。
術語： 1. 生物標誌物 - 指示特定生物狀態的物質。
2. 小程式 - 在另一個程式（例如，網際網路瀏覽器）上下文中執行的軟體程式。
(未找到更多新術語。)
3. MassBank.jp
網址： http://www.massbank.jp/index.html
主要重點： 該網站專注於提供一個全面的、高解析度的代謝質譜資源。 您可以透過文字、質譜分析方法、峰值和資料來源進行搜尋。 沒有提到特定的生物體，因此可以假設該網站包含來自各種生物體的代謝物。 光譜資料主要來自日本的科研機構。 他們擁有超過 13,000 個光譜記錄在案。
術語：(未找到。)
連線（針對所有三個資料庫）： 這些資料庫對於生物化學家來說是不可或缺的工具。 質譜實驗的結果除非能夠破譯圖中每個峰的含義，否則就毫無用處。 這些資料庫提供了數百或數千種代謝物的質譜，允許識別和量化樣品中存在的分子。 然後，這些資料可用於確定途徑的通量、途徑的變化等等。
維基百科關於質譜的文章 http://en.wikipedia.org/wiki/Mass_spectrometry