2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——代謝組學(xué)在心血管疾病中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題1.代謝組學(xué)通常指研究生物體內(nèi)所有________水平的代謝物集合的學(xué)科。2.根據(jù)代謝物的種類和豐度變化，代謝組學(xué)可分為_(kāi)_______代謝組學(xué)和________代謝組學(xué)。3.在心血管疾病中，脂質(zhì)組學(xué)研究表明低密度脂蛋白的________是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定的重要因素。4.代謝組學(xué)研究中，常用的質(zhì)譜技術(shù)包括________質(zhì)譜和________質(zhì)譜。5.心肌缺血再灌注損傷過(guò)程中，線粒體功能障礙會(huì)導(dǎo)致________水平升高和________水平降低。6.通過(guò)分析血漿或血清中的代謝物變化，代謝組學(xué)可以用于心血管疾病的________和________。7.氨基酸代謝紊亂，特別是________水平的升高，與高血壓的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。8.糖尿病是心血管疾病的重要危險(xiǎn)因素，其糖代謝異常主要表現(xiàn)為_(kāi)_______和/或________。9.代謝組學(xué)數(shù)據(jù)常用的分析工具包括________和________。10.心力衰竭時(shí)，心臟能量代謝發(fā)生改變，表現(xiàn)為_(kāi)_______氧化增加而________氧化減少。二、名詞解釋1.靶向代謝組學(xué)2.氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)3.代謝生物標(biāo)志物4.空間代謝組學(xué)5.代謝流分析三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述代謝組學(xué)在心血管疾病研究中有哪些主要優(yōu)勢(shì)。2.簡(jiǎn)述代謝組學(xué)研究中樣本采集和前處理需要考慮的關(guān)鍵因素。3.簡(jiǎn)述動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程中涉及的關(guān)鍵代謝通路及其變化。4.簡(jiǎn)述代謝組學(xué)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的重要性及常用方法。四、論述題1.論述代謝組學(xué)如何幫助我們理解心肌缺血再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制。2.以一個(gè)具體的心血管疾病為例（如高血壓或心力衰竭），詳細(xì)闡述代謝組學(xué)在揭示其發(fā)病機(jī)制、尋找診斷標(biāo)志物或發(fā)現(xiàn)潛在治療靶點(diǎn)方面的應(yīng)用潛力。3.討論代謝組學(xué)在心血管疾病研究從實(shí)驗(yàn)室研究走向臨床轉(zhuǎn)化過(guò)程中面臨的主要挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。試卷答案一、填空題1.小分子2.靶向；非靶向3.氧化修飾4.液相色譜；氣相色譜5.乳酸；ATP6.診斷；預(yù)后7.腎素8.高血糖；高血脂9.生物信息學(xué)；統(tǒng)計(jì)軟件10.脂肪酸；葡萄糖二、名詞解釋1.靶向代謝組學(xué)：指對(duì)已知的、預(yù)先選定的特定一組代謝物進(jìn)行定量或定性分析的方法。2.氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)：低密度脂蛋白在氧化應(yīng)激條件下被氧化修飾后的產(chǎn)物，是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成的關(guān)鍵因素。3.代謝生物標(biāo)志物：指在特定生理或病理狀態(tài)下，體內(nèi)發(fā)生顯著變化，并能用于疾病診斷、預(yù)后判斷或療效評(píng)估的代謝物。4.空間代謝組學(xué)：指研究特定空間區(qū)域內(nèi)（如組織切片、細(xì)胞器）代謝物分布和變化的技術(shù)，能提供更精細(xì)的代謝信息。5.代謝流分析：通過(guò)測(cè)定代謝物在不同酶促反應(yīng)中的穩(wěn)態(tài)通量，來(lái)研究代謝網(wǎng)絡(luò)中物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)化速率的方法。三、簡(jiǎn)答題1.代謝組學(xué)在心血管疾病研究中的主要優(yōu)勢(shì)包括：能夠提供疾病狀態(tài)下整體代謝譜的變化信息，反映復(fù)雜的病理生理過(guò)程；高通量、高靈敏度，可檢測(cè)多種代謝物；非侵入性或微創(chuàng)采樣方法（如血漿、尿液）易于實(shí)施；能發(fā)現(xiàn)潛在的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)；可與基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等多組學(xué)數(shù)據(jù)整合，提供更全面的生物學(xué)解釋。2.代謝組學(xué)研究中樣本采集和前處理的關(guān)鍵因素包括：采樣過(guò)程需嚴(yán)格控制溫度、時(shí)間和環(huán)境，避免代謝物降解或變化；選擇合適的采樣介質(zhì)（如冰浴、液氮）；針對(duì)不同基質(zhì)（血液、組織、尿液）采用優(yōu)化前處理方法（如蛋白質(zhì)沉淀、固相萃?。?；前處理旨在去除干擾物，富集目標(biāo)代謝物，并盡量減少樣本信息損失，保證后續(xù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。3.動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程中涉及的關(guān)鍵代謝通路及其變化包括：脂質(zhì)代謝通路：LDL進(jìn)入血管壁，被巨噬細(xì)胞攝取形成泡沫細(xì)胞，ox-LDL積累，觸發(fā)炎癥反應(yīng)和斑塊形成；糖代謝通路：高血糖條件下，糖基化終末產(chǎn)物（AGEs）生成增加，促進(jìn)血管損傷和斑塊穩(wěn)定；氧化應(yīng)激通路：活性氧（ROS）產(chǎn)生增加，導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化和蛋白質(zhì)修飾；炎癥通路：多種炎癥介質(zhì)（如細(xì)胞因子、趨化因子）釋放，促進(jìn)單核細(xì)胞募集和斑塊進(jìn)展。4.代謝組學(xué)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的重要性在于消除不同樣本間由于采樣、處理、檢測(cè)等環(huán)節(jié)引入的系統(tǒng)性差異（如批次效應(yīng)、儀器差異），使不同樣本或不同實(shí)驗(yàn)條件下的代謝數(shù)據(jù)具有可比性。常用方法包括：內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)法（在樣本中加入已知濃度的內(nèi)標(biāo)進(jìn)行定量）；歸一化方法（如基于總代謝物量或內(nèi)標(biāo)量的歸一化）；數(shù)據(jù)探針?lè)ǎㄊ褂靡阎镔|(zhì)校正儀器響應(yīng)）；多維統(tǒng)計(jì)分析方法（如PCA、PLS-DA）中的正交化處理等。四、論述題1.代謝組學(xué)通過(guò)系統(tǒng)分析心肌缺血再灌注損傷過(guò)程中全局代謝物的變化，揭示了其復(fù)雜的病理生理機(jī)制。首先，缺血期能量代謝發(fā)生障礙，ATP水平顯著下降，導(dǎo)致離子泵功能受損，引發(fā)細(xì)胞水腫；同時(shí)，無(wú)氧酵解增強(qiáng)，乳酸堆積。再灌注后，氧自由基大量產(chǎn)生，導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化加?。╫x-LDL增加），線粒體功能障礙惡化，ATP進(jìn)一步減少。代謝組學(xué)分析可發(fā)現(xiàn)缺血預(yù)處理或后處理通過(guò)調(diào)節(jié)特定代謝通路（如三羧酸循環(huán)、糖酵解、脂肪酸氧化、AMPK信號(hào)通路）來(lái)減輕損傷，例如通過(guò)增加ATP合成、減少乳酸堆積、抑制ox-LDL生成、減輕炎癥反應(yīng)等，從而為理解損傷機(jī)制和尋找保護(hù)性策略提供依據(jù)。2.以高血壓為例，代謝組學(xué)在揭示發(fā)病機(jī)制、尋找診斷標(biāo)志物和發(fā)現(xiàn)潛在治療靶點(diǎn)方面具有應(yīng)用潛力。在發(fā)病機(jī)制方面，高血壓患者的代謝組學(xué)研究可能發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)（如鈉、鉀離子）平衡紊亂（涉及腎臟排泄和細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)），脂質(zhì)代謝異常（如氧化應(yīng)激相關(guān)的脂質(zhì)分子增多、血管緊張素II通路相關(guān)代謝物變化），糖代謝異常（如胰島素抵抗相關(guān)的代謝物譜改變），以及神經(jīng)遞質(zhì)和激素（如去甲腎上腺素、血管緊張素）水平的變化，這些變化共同參與了血壓調(diào)節(jié)機(jī)制的失衡。在尋找診斷標(biāo)志物方面，血漿或尿液中的特定代謝物組合（如精氨酸/瓜氨酸比值下降、氧化三甲胺升高）可能作為高血壓及其并發(fā)癥（如心血管事件風(fēng)險(xiǎn)）的非侵入性生物標(biāo)志物。在發(fā)現(xiàn)潛在治療靶點(diǎn)方面，代謝組學(xué)可以識(shí)別高血壓狀態(tài)下被異常激活或抑制的關(guān)鍵代謝通路（如腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)、交感神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的代謝物變化），為開(kāi)發(fā)新的降壓藥物或治療策略提供線索，例如靶向調(diào)節(jié)特定酶或代謝物的藥物。3.代謝組學(xué)在心血管疾病研究從實(shí)驗(yàn)室走向臨床轉(zhuǎn)化過(guò)程中面臨的主要挑戰(zhàn)包括：樣本異質(zhì)性大（個(gè)體差異、疾病分期、飲食影響等），使得建立普適性的生物標(biāo)志物困難；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和重現(xiàn)性問(wèn)題，不同實(shí)驗(yàn)室、不同儀器、不同批次分析可能導(dǎo)致結(jié)果差異；代謝物鑒定和定量精度有待提高，特別是對(duì)于低豐度或結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)；生物信息學(xué)分析復(fù)雜，需要專業(yè)知識(shí)和強(qiáng)大計(jì)算資源來(lái)解讀海量數(shù)據(jù)；臨床驗(yàn)證困難，需要大規(guī)模、多