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代謝組學/代謝物/碳水化合物/葡萄糖

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糖組學和糖蛋白組學

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糖組學和糖蛋白組學領域涉及對細胞、組織或生物體的聚糖和糖蛋白含量的研究。在這些領域中使用的眾多生物分析技術中包括二維凝膠電泳、基質輔助雷射解吸電離飛行時間質譜、液相色譜-質譜聯用、液相色譜-同位素比率質譜、液相色譜-四極杆飛行時間質譜和液相色譜-離子遷移譜-飛行時間質譜。


葡萄糖分子的各種表示形式(來自維基百科)



聚糖

聚糖也稱為多糖,是由單糖單元透過糖苷鍵連線而成的聚合物。

糖蛋白

糖蛋白是具有共價連線的碳水化合物的蛋白質。這些碳水化合物可以透過絲氨酸或蘇氨酸的OH基團結合,形成O-糖苷鍵。碳水化合物也可以透過天冬醯胺的醯胺基團結合,形成N-糖苷鍵。

糖組

糖組代表細胞或生物體中存在的所有聚糖的總和。

糖基化

技術和分析方法

採用比率型凝集素微陣列方法來分析哺乳動物糖組的動態變化。在該實驗中,利用微陣列方法來分析異質哺乳動物樣本糖基化的快速評估。這項研究表明,糖組學領域已經取得了重大的進步,並且未來還會取得更大的進步。預計微陣列方法在分析聚糖方面的進一步研究和開發將能夠深入瞭解聚糖如何在複雜系統中編碼生物資訊。

該實驗採用的方法包括一個生物參考系統與比率方法相結合,這使得能夠實現一種靈敏的分析方法,使研究人員能夠檢測樣本之間的細微差異。該分析系統顯然提供了可重複的、半定量的凝集素結合分析複雜細胞表面糖基化,並且已經應用於血液細胞分化的分析。透過允許這種簡單的高通量方法獲得N-和O-連線糖基化的整體檢視,這項技術對過去的糖組學分析方法做出了不可估量的改進。此外,比率型微陣列有可能在亞結構解析度的中間水平獲得糖脂含量的整體檢視。微陣列技術也可用於驗證其他生物分析技術(如RT-PCR)的結果。微陣列的未來前景包括擴充套件陣列以包含抗體、新的更具選擇性的凝集素以及其他聚糖結合蛋白。這種擴充套件將使研究人員能夠收集關於哺乳動物糖組的更多詳細資訊。隨著這項新興技術的進步,也可能更系統地識別與包括疾病狀態在內的動態生物狀態相關的聚糖含量波動。此外,預計微陣列將揭示哺乳動物糖組與基因組之間的直接聯絡。

參考文獻

印第安納大學國家糖組學和糖蛋白組學中心

生物線上詞典

{教科書}

比率型凝集素微陣列方法分析動態哺乳動物糖組

KEGG通路

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注意:由於某些原因,這些連結無法正常超連結,因為它們會觸發維基百科的垃圾郵件過濾器。

糖酵解/糖異生

http://www.genome.ad.jp/dbget-bin/show_pathway?map00010+C00031


磷酸戊糖途徑

http://www.genome.ad.jp/dbget-bin/show_pathway?map00030+C00031


半乳糖代謝

http://www.genome.ad.jp/dbget-bin/show_pathway?map00052+C00031


澱粉和蔗糖代謝

http://www.genome.ad.jp/dbget-bin/show_pathway?map00500+C00031


鏈黴素生物合成

http://www.genome.ad.jp/dbget-bin/show_pathway?map00521+C00031


吲哚和吐根生物鹼生物合成

http://www.genome.ad.jp/dbget-bin/show_pathway?map00901+C00031


ABC轉運蛋白 - 通用

http://www.genome.ad.jp/dbget-bin/show_pathway?map02010+C00031


雙組分系統 - 通用

http://www.genome.ad.jp/dbget-bin/show_pathway?map02020+C00031


胰島素訊號通路

http://www.genome.ad.jp/dbget-bin/show_pathway?map04910+C00031


2型糖尿病

http://www.genome.ad.jp/dbget-bin/show_pathway?map04930+C00031

MetaCyc通路

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MetaCyc碳水化合物通路
葡萄糖和葡萄糖-1-磷酸降解
葡萄糖降解(氧化)
脫落酸葡萄糖酯生物合成
雙歧桿菌分流(葡萄糖發酵為乳酸(雙歧桿菌))
恩特納-杜多羅夫途徑II(非磷酸化)(非磷酸化葡萄糖分解代謝)
GDP-葡萄糖生物合成
糖原生物合成I(來自ADP-D-葡萄糖)
糖原生物合成II(來自UDP-D-葡萄糖)
糖酵解I(葡萄糖降解)
異型乳酸發酵(葡萄糖發酵為乳酸)
五沒食子醯葡萄糖生物合成
UDP-D-木糖生物合成(UDP-葡萄糖醛酸生物合成(來自UDP-葡萄糖))
UDP-半乳糖生物合成(利用UDP-葡萄糖從半乳糖中進行補救途徑)


網路資源

維基百科:葡萄糖

http://en.wikipedia.org/wiki/Glucose

這是維基百科關於葡萄糖的詞條。它對葡萄糖進行了廣泛的概述,包括其物理和化學性質、化學結構和異構體、天然和商業生產來源以及它在細胞代謝中發揮的作用。該網站還展示了糖酵解途徑,並連結到所有參與的酶和中間體。

新術語

手性 - 分子的結構特徵,使其無法與其映象重疊。

異頭物 - 迴圈立體異構體,其唯一的構象差異涉及醛或酮基團中原子或基團的排列。

費歇爾投影式 - 三維有機分子的二維表示。

霍沃斯投影式 - 以簡單的三維視角表示單糖環狀結構的一種方法。

變旋現象 - 還原糖的光學旋光度的變化。

旋轉異構體 - 由單個鍵周圍的受限旋轉產生的一組構象異構體之一。

非生物的 - 環境的非生物化學和物理因素。

紅細胞 - 紅細胞。


該網站提供了關於葡萄糖分子本身的背景資訊,以及課堂上討論的許多概念,例如糖酵解、檸檬酸迴圈、糖原、蛋白質和脂類的合成等。糖酵解代謝途徑的概述,以及與所有參與的酶和中間體的連結,將是學習它的特別有用的幫助。


MedBio

http://www.medbio.info/

該網站提供有關碳水化合物結構和功能、葡萄糖代謝和控制以及糖尿病和其他相關代謝紊亂的資訊。該網站是一個極好的資源,因為它不僅提供了關於獨立主題的資訊,而且包含大量文章和解釋,將葡萄糖代謝整合到更廣泛的概念中,這些概念超出了課堂上講授的內容,並且比教科書更容易理解。該網站還提供總結、解釋以及到其他醫學教科書和網站的連結。

新術語

血糖 - 血液中存在葡萄糖。

肝臟的 - 與肝臟相關的。

腎臟的 - 與腎臟相關的。

脂解 - 脂肪水解為脂肪酸和甘油。

吸附 - 物質在層表面上的聚集。

雙相的 - 具有兩個不同的階段。

課堂上討論的所有概念都包含在本網站中,包括但不限於葡萄糖的結構和功能、糖酵解、糖異生、檸檬酸迴圈、能量儲存以及使用葡萄糖作為代謝物的合成和降解的代謝途徑。


葡萄糖耐量試驗

http://www.labtestsonline.org/understanding/analytes/glucose/test.html

本網站描述了葡萄糖耐量試驗在糖尿病臨床診斷中的作用。它解釋了該疾病的本質以及高血糖和低血糖的後果。它詳細解釋了該過程及其結果的意義,並列出了糖尿病患者與健康個體相比血糖水平如何變化的詳細資訊。

新術語

低血糖 - 血糖水平異常低下。

高血糖 - 血糖水平異常升高。

妊娠糖尿病 - 以前未診斷出糖尿病的女性在懷孕期間出現高血糖的狀況。據認為,懷孕期間產生的激素降低了女性對胰島素的敏感性,導致血糖水平升高。

1型糖尿病 - 一種自身免疫性疾病,導致胰腺產生胰島素的β細胞永久性破壞。

2型糖尿病 - 一種代謝紊亂,其主要特徵是胰島素抵抗、相對胰島素缺乏和高血糖。

本網站為我們課堂上關於糖尿病的簡要討論提供了良好的起點,以便進行更詳細的研究。它解釋了糖尿病的臨床症狀,並提供了關於影響血糖和胰島素水平的其他醫學狀況的討論和連結。


同行評審文章


葡萄糖代謝物在胰島素啟用和糖原合成酶易位中的作用(在3T3-L1脂肪細胞中)

http://www.jbc.org/cgi/content/full/274/39/27497

這項研究調查了不同濃度的各種葡萄糖代謝物對小鼠脂肪組織中糖原合成酶(負責糖原合成的酶)作用的影響。其主要發現是,增加胰島素、6-磷酸葡萄糖和6-磷酸葡萄糖胺的水平會增加糖原合成酶的活性。相反,降低細胞中可用葡萄糖的水平會降低糖原合成酶的活性。

新術語

糖原分解 - 糖原分解成葡萄糖的生化過程。

免疫印跡 - 一種實驗室程式,其中透過電泳分離的蛋白質被轉移到硝酸纖維素片上,並透過與標記抗體的反應來識別。

亞型 - 任何兩種或更多種功能相似的蛋白質,它們具有相似但不完全相同的氨基酸序列,並且由不同的基因編碼或由來自相同基因的不同外顯子被去除的RNA轉錄物編碼。

內源性 - 與細胞和組織中含氮元素的代謝有關。

裂解液 - 細胞裂解形成的物質混合物。

上清液 - 漂浮在表面之上或之上。

超速離心 - 用於分離膠體或亞微觀顆粒的高速離心機。

亞細胞 - 包含在細胞內。


正如我們在整個課程中所看到的,代謝過程的調節涉及許多不同的整合代謝途徑和物質之間的相互作用,並且這項研究清楚地說明了這一概念。它展示了細胞代謝物如何具有許多不同的作用,其中一條途徑的底物或產物實際上充當另一條途徑的調節劑,並且還說明了酶調節的不同方法,例如易位、隔離和變構控制。


用分析等速電泳法測定儲存在紅細胞中和地中海貧血患者紅細胞中的葡萄糖代謝物

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6T28-4JKHJ0G-2&_user=47004&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000005018&_version=1&_urlVersion=0&_userid=47004&md5=4b9295f2df4db971c81850c26944f7b2

這項研究使用等速電泳方法研究了紅細胞(紅細胞)中所有糖酵解代謝物的濃度。這與紅細胞(RBC)依賴糖酵解作為其主要ATP產生來源相關。該研究使用了來自健康個體以及患有地中海貧血的個體的紅細胞。結果發現,與健康個體相比,地中海貧血紅細胞中2,3-二磷酸甘油酸的濃度升高。

新術語

等速電泳 - 分析化學中的一種技術,用於分離帶電粒子,使用不連續電場在樣品成分之間形成清晰的邊界。

地中海貧血 - 導致血紅蛋白合成錯誤的遺傳性疾病。

電解質 - 任何無機化合物,主要是鈉、鉀、鎂、鈣、氯和碳酸氫鹽,它們在生物體液中解離成能夠傳導電流的離子,並在控制體內體液平衡方面發揮主要作用。

電泳 - 一種分離物質(特別是蛋白質)並分析分子結構的方法,基於每個組分在膠體懸浮液中在電場影響下的運動速率。

貧血 - 血紅蛋白的定量不足,通常伴有紅細胞數量減少,並導致蒼白、虛弱和呼吸急促。

小細胞 - 一種血液疾病,其特徵是血液中存在小細胞(異常小的紅細胞);通常與貧血相關。

低色素 - 由於紅細胞中血紅蛋白缺乏而導致的貧血,導致缺乏顏色或色素沉著。


這項研究對糖酵解途徑進行了深入分析,描述了一種可用於分析和確定糖酵解代謝物濃度的實驗方法。就提供有關如何首先檢測和測量途徑中各種中間代謝物的背景資訊而言,這些資訊將成為我們課堂上糖酵解途徑研究的極好補充。它還說明了先天性代謝錯誤導致途徑中中間代謝物積累的另一個例子。


葡萄糖代謝物抑制蛋白磷酸酶並直接促進胰腺β細胞中胰島素外排

http://endo.endojournals.org/cgi/content/full/endo;143/12/4592

這項研究檢查了小鼠胰腺β細胞中胰島素分泌的原因。研究發現,糖酵解和檸檬酸迴圈的代謝物(如果糖-1,6-二磷酸、磷酸烯醇丙酮酸、3-磷酸甘油酸、檸檬酸和草醯乙酸)透過失活ser/thr磷酸酶顯著增強胰腺β細胞中胰島素的外排。

新術語:透化 - 使可滲透。

均質化 - 透過混合不同的元素形成一致的溶液。

血糖正常 - 血糖濃度正常。

補體作用 - 形成TCA或檸檬酸迴圈中間體的反應。

有絲分裂原 - 有絲分裂的誘導。

促分泌劑 - 促進分泌的物質或情況。


本文再次擴充套件了我們關於糖尿病、糖酵解和檸檬酸迴圈的討論。它清楚地說明了代謝途徑並非像教科書中逐一呈現時那樣簡單且線性,而是實際上在位置、代謝物和調節酶方面內在相關和相互關聯。最後,由於本文相對較新,它也表明我們距離全面瞭解細胞代謝過程還很遙遠,並且不斷學習“舊”分子的新功能。

文章和網頁供審查和包含

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華夏公益教科書