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物质代谢的研究方法介绍

2022.6.08

体内新陈代谢的途径不止一种,而途径中的化学反应更是多且复杂,甚至很多代谢过程在微小细胞中同时进行,因此需要合适的研究方法对代谢过程进行追踪。

1.同位素示踪法

同位素是指原子序数相同而原子量不同的同种元素。当化合物分子中的原子被相同元素的同位素所取代,而取代后的分子性质没有改变时,称为 “同位素标记”。同位素标记是研究体内代谢水平的常用方法,将同位素标记的化合物引进代谢体系来观察其代谢过程与结果的方法就是同位素示踪法。同位素有稳定同位素和放射性同位素两种,二者都可作为示踪原子应用于代谢研究,但放射性同位素比稳定同位素应用更为方便,使用也较为广泛。例如研究氨基酸的脱羧反应,将14C标记在羧基上,只有这种定位标记的氨基酸才能在脱羧后产生14CO2。氚标记的胸腺嘧啶核苷 (3H‐TdR)和尿嘧啶核苷 (3H‐UR)是两种常用的示踪剂,前者能有效地结合到DNA中,后者则能掺入到RNA中,它们的辐射分解速度随放射性的增高及保存时间的延长而增加,在不同温度和不同溶液中的稳定性也不同。

2.酶抑制剂法及拮抗剂法

此法常用于体外代谢研究。基本上所有代谢反应都是酶促反应,因此可以通过使用某种酶的抑制剂或抗代谢物阻断中间代谢的某一环节,根据反应被抑制的结果,推测某物质在体内的代谢情况。例如,糖酵解过程中,碘乙酸专一抑制磷酸丙糖脱氢酶的活性,导致磷酸丙糖在肌肉中大量堆积,说明磷酸丙糖的代谢受到碘乙酸的抑制。

3.器官水平的代谢研究

切除某种动物的器官后给予某种物质,观察其代谢改变,可推知该器官的代谢功能。如在对排尿动物的尿素合成部位进行研究时,切除动物的肝脏后发现动物血液中氨基酸水平和血氨水平均升高,而尿中尿素含量下降,动物存活期很短,但切除动物的肾脏却无此现象,说明肝脏与尿素的合成有关。 

4.使用亚细胞成分

运用超离心、差速离心或密度梯度离心等离心技术将细胞内的各种细胞器,如细胞核、核糖体、微粒体、线粒体等进行分离,再使用其他方法来研究亚细胞成分的代谢特点与各种代谢过程在细胞内进行的部位。比如,利用该方法我们得知脂类物质的分解代谢是在线粒体中进行,脂肪酸的合成是在胞浆中进行,核糖体是合成蛋白质的主要场所等。 

5.利用正常机体的方法

向动物体内灌注、饲喂或注射大量某种代谢物,然后分析血液、组织或排泄物中的中间产物或终产物,可以帮助我们获得物质在体内代谢的信息。比如给予实验动物不同碳原子数的脂肪酸后,分析其排泄物成分,发现奇数碳的脂肪酸与偶数碳的脂肪酸代谢产物不同,也是脂肪酸β‐氧化提出的基础。


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