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代謝組學(xué)的研究對象主要是分子量1000以下的小分子化合物，一般可分為四個層次：
1、代謝物靶標分析(metabolite target analysis)
分析一種或幾種特定的代謝物，主要目的是通過檢測某個基因受干擾后對目標代謝產(chǎn)物濃度所產(chǎn)生的效應(yīng)。為了提高目標物的靈敏度，在分析方法上要采取預(yù)處理技術(shù)。
2、代謝譜分析(metabolic profiling analysis)
定量分析某一個或幾個代謝途徑中的一個類型的代謝物。包括結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相關(guān)的化合物或一個代謝途徑中的所有中間產(chǎn)物或多個代謝途徑的標志性組分。由于一類化合物有其特有的化學(xué)性質(zhì)，在分析方法上可以采用針對性的樣品預(yù)處理方法。
3、代謝組學(xué)(metabonomics/metabolomics)
定性和定量分析特定條件下的特定生物樣品中所有代謝物組分。在分析方法上，樣品預(yù)處理和檢測要滿足對所有代謝物組分的檢測，因此要保證高靈敏度、高選擇性、高通量的要求。龐大的數(shù)據(jù)結(jié)果需要利用化學(xué)計量學(xué)技術(shù)進行數(shù)據(jù)的解析。
4、代謝指紋分析(metabolic fingerprinting analysis)
高通量定性分析所有的代謝物，以此描述某種生理狀態(tài)的各種代謝類型的變化。該方法一般不進行定量分析。