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代谢组学/代谢物/碳水化合物/葡萄糖

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糖组学和糖蛋白组学

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糖组学和糖蛋白组学领域涉及对细胞、组织或生物体的聚糖和糖蛋白含量的研究。在这些领域中使用的众多生物分析技术中包括二维凝胶电泳、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱、液相色谱-质谱联用、液相色谱-同位素比率质谱、液相色谱-四极杆飞行时间质谱和液相色谱-离子迁移谱-飞行时间质谱。


葡萄糖分子的各种表示形式(来自维基百科)



聚糖

聚糖也称为多糖,是由单糖单元通过糖苷键连接而成的聚合物。

糖蛋白

糖蛋白是具有共价连接的碳水化合物的蛋白质。这些碳水化合物可以通过丝氨酸或苏氨酸的OH基团结合,形成O-糖苷键。碳水化合物也可以通过天冬酰胺的酰胺基团结合,形成N-糖苷键。

糖组

糖组代表细胞或生物体中存在的所有聚糖的总和。

糖基化

技术和分析方法

采用比率型凝集素微阵列方法来分析哺乳动物糖组的动态变化。在该实验中,利用微阵列方法来分析异质哺乳动物样本糖基化的快速评估。这项研究表明,糖组学领域已经取得了重大的进步,并且未来还会取得更大的进步。预计微阵列方法在分析聚糖方面的进一步研究和开发将能够深入了解聚糖如何在复杂系统中编码生物信息。

该实验采用的方法包括一个生物参考系统与比率方法相结合,这使得能够实现一种灵敏的分析方法,使研究人员能够检测样本之间的细微差异。该分析系统显然提供了可重复的、半定量的凝集素结合分析复杂细胞表面糖基化,并且已经应用于血液细胞分化的分析。通过允许这种简单的高通量方法获得N-和O-连接糖基化的整体视图,这项技术对过去的糖组学分析方法做出了不可估量的改进。此外,比率型微阵列有可能在亚结构分辨率的中间水平获得糖脂含量的整体视图。微阵列技术也可用于验证其他生物分析技术(如RT-PCR)的结果。微阵列的未来前景包括扩展阵列以包含抗体、新的更具选择性的凝集素以及其他聚糖结合蛋白。这种扩展将使研究人员能够收集关于哺乳动物糖组的更多详细信息。随着这项新兴技术的进步,也可能更系统地识别与包括疾病状态在内的动态生物状态相关的聚糖含量波动。此外,预计微阵列将揭示哺乳动物糖组与基因组之间的直接联系。

参考文献

印第安纳大学国家糖组学和糖蛋白组学中心

生物在线词典

{教科书}

比率型凝集素微阵列方法分析动态哺乳动物糖组

KEGG通路

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糖酵解/糖异生

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


磷酸戊糖途径

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


半乳糖代谢

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


淀粉和蔗糖代谢

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


链霉素生物合成

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


吲哚和吐根生物碱生物合成

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


ABC转运蛋白 - 通用

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


双组分系统 - 通用

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


胰岛素信号通路

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)
脱落酸葡萄糖酯生物合成
双歧杆菌分流(葡萄糖发酵为乳酸(双歧杆菌))
恩特纳-杜多罗夫途径II(非磷酸化)(非磷酸化葡萄糖分解代谢)
GDP-葡萄糖生物合成
糖原生物合成I(来自ADP-D-葡萄糖)
糖原生物合成II(来自UDP-D-葡萄糖)
糖酵解I(葡萄糖降解)
异型乳酸发酵(葡萄糖发酵为乳酸)
五没食子酰葡萄糖生物合成
UDP-D-木糖生物合成(UDP-葡萄糖醛酸生物合成(来自UDP-葡萄糖))
UDP-半乳糖生物合成(利用UDP-葡萄糖从半乳糖中进行补救途径)


网络资源

维基百科:葡萄糖

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

这是维基百科关于葡萄糖的词条。它对葡萄糖进行了广泛的概述,包括其物理和化学性质、化学结构和异构体、天然和商业生产来源以及它在细胞代谢中发挥的作用。该网站还展示了糖酵解途径,并链接到所有参与的酶和中间体。

新术语

手性 - 分子的结构特征,使其无法与其镜像重叠。

异头物 - 循环立体异构体,其唯一的构象差异涉及醛或酮基团中原子或基团的排列。

费歇尔投影式 - 三维有机分子的二维表示。

霍沃斯投影式 - 以简单的三维视角表示单糖环状结构的一种方法。

变旋现象 - 还原糖的光学旋光度的变化。

旋转异构体 - 由单个键周围的受限旋转产生的一组构象异构体之一。

非生物的 - 环境的非生物化学和物理因素。

红细胞 - 红细胞。


该网站提供了关于葡萄糖分子本身的背景信息,以及课堂上讨论的许多概念,例如糖酵解、柠檬酸循环、糖原、蛋白质和脂类的合成等。糖酵解代谢途径的概述,以及与所有参与的酶和中间体的链接,将是学习它的特别有用的帮助。


MedBio

http://www.medbio.info/

该网站提供有关碳水化合物结构和功能、葡萄糖代谢和控制以及糖尿病和其他相关代谢紊乱的信息。该网站是一个极好的资源,因为它不仅提供了关于独立主题的信息,而且包含大量文章和解释,将葡萄糖代谢整合到更广泛的概念中,这些概念超出了课堂上讲授的内容,并且比教科书更容易理解。该网站还提供总结、解释以及到其他医学教科书和网站的链接。

新术语

血糖 - 血液中存在葡萄糖。

肝脏的 - 与肝脏相关的。

肾脏的 - 与肾脏相关的。

脂解 - 脂肪水解为脂肪酸和甘油。

吸附 - 物质在层表面上的聚集。

双相的 - 具有两个不同的阶段。

课堂上讨论的所有概念都包含在本网站中,包括但不限于葡萄糖的结构和功能、糖酵解、糖异生、柠檬酸循环、能量储存以及使用葡萄糖作为代谢物的合成和降解的代谢途径。


葡萄糖耐量试验

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

本网站描述了葡萄糖耐量试验在糖尿病临床诊断中的作用。它解释了该疾病的本质以及高血糖和低血糖的后果。它详细解释了该过程及其结果的意义,并列出了糖尿病患者与健康个体相比血糖水平如何变化的详细信息。

新术语

低血糖 - 血糖水平异常低下。

高血糖 - 血糖水平异常升高。

妊娠糖尿病 - 以前未诊断出糖尿病的女性在怀孕期间出现高血糖的状况。据认为,怀孕期间产生的激素降低了女性对胰岛素的敏感性,导致血糖水平升高。

1型糖尿病 - 一种自身免疫性疾病,导致胰腺产生胰岛素的β细胞永久性破坏。

2型糖尿病 - 一种代谢紊乱,其主要特征是胰岛素抵抗、相对胰岛素缺乏和高血糖。

本网站为我们课堂上关于糖尿病的简要讨论提供了良好的起点,以便进行更详细的研究。它解释了糖尿病的临床症状,并提供了关于影响血糖和胰岛素水平的其他医学状况的讨论和链接。


同行评审文章


葡萄糖代谢物在胰岛素激活和糖原合成酶易位中的作用(在3T3-L1脂肪细胞中)

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

这项研究调查了不同浓度的各种葡萄糖代谢物对小鼠脂肪组织中糖原合成酶(负责糖原合成的酶)作用的影响。其主要发现是,增加胰岛素、6-磷酸葡萄糖和6-磷酸葡萄糖胺的水平会增加糖原合成酶的活性。相反,降低细胞中可用葡萄糖的水平会降低糖原合成酶的活性。

新术语

糖原分解 - 糖原分解成葡萄糖的生化过程。

免疫印迹 - 一种实验室程序,其中通过电泳分离的蛋白质被转移到硝酸纤维素片上,并通过与标记抗体的反应来识别。

亚型 - 任何两种或更多种功能相似的蛋白质,它们具有相似但不完全相同的氨基酸序列,并且由不同的基因编码或由来自相同基因的不同外显子被去除的RNA转录物编码。

内源性 - 与细胞和组织中含氮元素的代谢有关。

裂解液 - 细胞裂解形成的物质混合物。

上清液 - 漂浮在表面之上或之上。

超速离心 - 用于分离胶体或亚微观颗粒的高速离心机。

亚细胞 - 包含在细胞内。


正如我们在整个课程中所看到的,代谢过程的调节涉及许多不同的整合代谢途径和物质之间的相互作用,并且这项研究清楚地说明了这一概念。它展示了细胞代谢物如何具有许多不同的作用,其中一条途径的底物或产物实际上充当另一条途径的调节剂,并且还说明了酶调节的不同方法,例如易位、隔离和变构控制。


用分析等速电泳法测定储存在红细胞中和地中海贫血患者红细胞中的葡萄糖代谢物

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

这项研究使用等速电泳方法研究了红细胞(红细胞)中所有糖酵解代谢物的浓度。这与红细胞(RBC)依赖糖酵解作为其主要ATP产生来源相关。该研究使用了来自健康个体以及患有地中海贫血的个体的红细胞。结果发现,与健康个体相比,地中海贫血红细胞中2,3-二磷酸甘油酸的浓度升高。

新术语

等速电泳 - 分析化学中的一种技术,用于分离带电粒子,使用不连续电场在样品成分之间形成清晰的边界。

地中海贫血 - 导致血红蛋白合成错误的遗传性疾病。

电解质 - 任何无机化合物,主要是钠、钾、镁、钙、氯和碳酸氢盐,它们在生物体液中解离成能够传导电流的离子,并在控制体内体液平衡方面发挥主要作用。

电泳 - 一种分离物质(特别是蛋白质)并分析分子结构的方法,基于每个组分在胶体悬浮液中在电场影响下的运动速率。

贫血 - 血红蛋白的定量不足,通常伴有红细胞数量减少,并导致苍白、虚弱和呼吸急促。

小细胞 - 一种血液疾病,其特征是血液中存在小细胞(异常小的红细胞);通常与贫血相关。

低色素 - 由于红细胞中血红蛋白缺乏而导致的贫血,导致缺乏颜色或色素沉着。


这项研究对糖酵解途径进行了深入分析,描述了一种可用于分析和确定糖酵解代谢物浓度的实验方法。就提供有关如何首先检测和测量途径中各种中间代谢物的背景信息而言,这些信息将成为我们课堂上糖酵解途径研究的极好补充。它还说明了先天性代谢错误导致途径中中间代谢物积累的另一个例子。


葡萄糖代谢物抑制蛋白磷酸酶并直接促进胰腺β细胞中胰岛素外排

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

这项研究检查了小鼠胰腺β细胞中胰岛素分泌的原因。研究发现,糖酵解和柠檬酸循环的代谢物(如果糖-1,6-二磷酸、磷酸烯醇丙酮酸、3-磷酸甘油酸、柠檬酸和草酰乙酸)通过失活ser/thr磷酸酶显着增强胰腺β细胞中胰岛素的外排。

新术语:透化 - 使可渗透。

均质化 - 通过混合不同的元素形成一致的溶液。

血糖正常 - 血糖浓度正常。

补体作用 - 形成TCA或柠檬酸循环中间体的反应。

有丝分裂原 - 有丝分裂的诱导。

促分泌剂 - 促进分泌的物质或情况。


本文再次扩展了我们关于糖尿病、糖酵解和柠檬酸循环的讨论。它清楚地说明了代谢途径并非像教科书中逐一呈现时那样简单且线性,而是实际上在位置、代谢物和调节酶方面内在相关和相互关联。最后,由于本文相对较新,它也表明我们距离全面了解细胞代谢过程还很遥远,并且不断学习“旧”分子的新功能。

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