本書是“色譜技術叢書”的分冊之一，結合目前的*研究進展重點介紹了色譜技術在臨床診斷標志物、藥物代謝、脂質組學、蛋白質組學以及代謝組學等方面的應用，包括分析策略、前處理方法、定性定量手段以及大量的應用實例。

本版與*版相比在內容結構上做了較大的優化與調整，刪去了概述、脫氧核糖核酸（DNA）的電泳與色譜分析、生物技術藥物的純化及鋻定等內容，增加了“色譜在藥物代謝研究中的應用”“色譜在脂質組學分析中的應用”“色譜在代謝組學研究中的應用”三章，並對“色譜在生物標志物研究中的應用”和“色譜在蛋白質組學研究中的應用”兩章做了大量更新。

本書整體上突出實用性，注重將基礎知識與色譜技術在生命科學中應用的*進展結合，提供了繫統了解色譜技術在生命科學熱點領域應用的方法和解決策略等綜合信息，內容豐富、資料翔實，可供從事與生命分析科學有關的科研人員與學生參考。

章色譜在臨床診斷標志物中的應用

節概述 1

一、臨床診斷標志物的分類與應用 1

二、臨床診斷標志物分析方法概述 3

第二節診斷標志物樣品處理技術 6

一、樣品的采集和預處理 6

二、小分子診斷標志物的樣品處理 10

三、大分子診斷標志物的樣品處理 19

第三節氣相色譜-質譜聯用技術在臨床診斷標志物分析中的應用 21

第四節液相色譜在臨床診斷標志物分析中的應用 25

一、液相色譜技術在葡萄糖測定中的應用 25

二、液相色譜技術在神經遞質檢測中的應用 28

三、液相色譜技術在尿液代謝物檢測中的應用 31

第五節液相色譜-質譜聯用技術在臨床診斷標志物分析中的應用 36

一、液相色譜-質譜聯用技術在腫瘤標志物檢測中的應用 37

二、液相色譜-質譜聯用技術在糖化血紅蛋白檢測中的應用 40

三、液相色譜-質譜聯用技術在心血管疾病診斷中的應用 42

四、液相色譜-同位素稀釋質譜在參考方法建立中的應用 47

五、液相色譜-同位素稀釋質譜在臨床診斷標志物標準物質定值中的應用 51

參考文獻 55



第二章色譜在藥物代謝研究中的應用

節概述 58

一、藥物的生物轉化和代謝產物 58

二、藥物代謝和藥代動力學研究方法 59

三、藥物代謝研究中的生物樣品及前處理方法 60

第二節色譜及其聯用技術在藥物代謝定量分析中的應用 62

一、氣相色譜和氣相色譜-質譜聯用的藥物定量分析技術 62

二、液相色譜和液相色譜-質譜聯用的藥物定量分析技術 64

三、藥物及其代謝產物的定量分析方法建立和驗證 66

四、藥物及其代謝產物的色質聯用定量測定方法應用實例 71

第三節藥物代謝研究中的液相放射性色譜技術 82

一、藥物代謝的放射性示蹤技術 82

二、液相放射性色譜技術 84

三、應用實例：液相放射性色譜法研究丁螺環酮在人肝微粒體的代謝產物譜 87

第四節液相色譜-質譜聯用技術檢測和鋻定藥物代謝產物 91

一、新藥發現和開發過程中的藥物代謝產物的研究 91

二、藥物代謝產物的定性定量分析 91

三、應用實例：DAPA-7012的大鼠肝微粒體代謝產物分析 93

參考文獻 97



第三章色譜在脂質組學分析中的應用

節概述 98

一、脂類化合物和脂質組學 98

二、脂質組學分析方法概述 103

第二節脂質組學分析樣品處理技術 105

一、液液萃取方法 105

二、其他萃取方法 107

三、衍生化方法 108

第三節氣相色譜和超臨界流體色譜在脂質組學分析中的應用 110

一、脂質組學分析中的氣相色譜方法 110

二、脂質組學分析中的超臨界流體色譜方法 115

第四節液相色譜在脂質組學分析中的應用 120

一、概述 120

二、基於一維液相色譜的脂質組學分析方法 121

三、基於二維液相色譜的脂質組學分析方法 126

第五節毛細管電泳在脂質組學分析中的應用 140

一、概述 140

二、脂質組學分析中的毛細管電泳方法 141

三、脂質組學分析中的毛細管電泳-質譜聯用方法 142

第六節結語 146

參考文獻 147



第四章色譜在蛋白質組學研究中的應用

節概述 152

第二節生物樣品處理方法 156

一、勻漿破碎 157

二、固體研磨破碎法 158

三、超聲破碎法 158

四、組織、細胞清洗和蛋白質提取 158

第三節色譜在蛋白質預分離和鋻定中的應用 160

一、色譜用於蛋白質混合物的預分離 160

二、液相色譜-質譜聯用方法對整體蛋白質直接分析 162

三、液相色譜-質譜聯用技術在整體蛋白質直接分析中的應用 164

四、色譜預分離與液相色譜-質譜聯用技術在復雜蛋白質混合物分析中的應用 169

第四節色譜在多肽分離和鋻定中的應用 174

一、一維液相色譜-質譜聯用對簡單肽混合物的分離鋻定 174

二、二維液相色譜-質譜聯用對復雜多肽混合物的分離鋻定 176

三、反相高效液相色譜雙梯度洗脫分離肽混合物及質譜分析 178

四、液相色譜-質譜聯用對嚴重急性呼吸繫統綜合征冠狀病毒結構蛋白質的分析鋻定 187

第五節色譜在翻譯後修飾蛋白質組研究中的應用 192

一、色譜在磷酸化修飾蛋白質組研究中的應用 192

二、IMAC親和提取結合生物質譜用於磷酸化修飾蛋白質的分析鋻定 195

三、色譜在糖基化修飾蛋白質和多肽研究中的應用 205

四、凝集素親和色譜-毛細管液相色譜-質譜聯用用於N-糖基化修飾蛋白質及修飾位點分析 209

第六節色譜在定量蛋白質組研究中的應用 212

一、基於液相色譜-質譜的蛋白質組相對定量標記技術 212

二、同位素標記結合液相色譜-多反應監測質譜的蛋白質定量方法 219

第七節色譜在臨床蛋白質組學研究中的應用 220

參考文獻 221



第五章色譜在代謝組學研究中的應用

節代謝組學研究方法概述 226

第二節代謝組學中的生物樣本 231

一、細胞樣本 231

二、微生物樣本 235

三、血液樣本 236

四、尿液樣本 242

五、組織樣本 246

六、其他生物樣本 250

第三節GC-MS聯用技術在代謝組學研究中的應用 254

第四節LC-MS聯用技術在代謝組學研究中的應用 262

第五節代謝組學中的數據處理 269

第六節基於色譜技術的代謝組學分析在疾病研究中的應用 276

一、代謝組學在糖尿病研究中的應用 276

二、代謝組學在肝病研究中的應用 283

三、代謝組學在其它疾病研究中的應用 290

參考文獻 297

前言

色譜技術作為一種強大的分離分析手段，在生命科學中有著非常廣泛的應用。近年來為蛋白質組學、代謝組學、脂質組學等新興領域提供了解決問題的關鍵技術，大大提高了生命科學研究的效率。目前色譜已發展為與質譜、光譜、核磁共振等儀器聯用，尤其是色譜-質譜的成功聯用，克服了色譜缺乏標準樣品時定性較難和分析復雜混合物時數據處理困難等問題，為色譜技術在生命科學領域的應用開拓了更為廣闊的前景。

本書自2007年版出版以來，受到廣大讀者的大力支持和一致好評，為色譜在生命科學研究中的應用發揮了積極的推動作用。版出版至今，色譜技術在生命科學多個領域的研究和應用取得了巨大的進展。尤其是在臨床診斷和疾病標志物篩選，在蛋白質組學、脂質組學、代謝組學和樣品前處理等方面都取得了重要突破。為了適應新技術的發展和應用，對本書進行了修訂工作。

與版相比，新版保留了闡述的基礎知識，但在內容上進行了優化與完善，增加了“色譜在藥物代謝研究中的應用”“色譜在脂質組學分析中的應用”“色譜在代謝組學研究中的應用”等內容。基於目前生命科學研究中的熱點領域，更新了色譜在生物標志物研究中的應用，包括增加了參考方法開發、標準物質定值等內容；更新了色譜在蛋白質組學方面的應用，包括增加了親和材料的應用，外泌體蛋白質組學等研究內容，並增加了大量精美圖片和示意圖。

全書內容共分為5章，結合目前研究的進展重點介紹了色譜技術在臨床診斷標志物、藥物代謝、脂質組學、蛋白質組學以及代謝組學等方面的應用。包括分析策略、前處理方法、定性定量手段以及大量的應用實例。

宋德偉負責全書的統編工作，並負責章的編寫；第二章由李樺、郭繼芬編寫；第三章由劉虎威編寫；第四章由張養軍編寫；第五章由董方霆、程建華編寫。此外，劉鈺、張春鸝、高興、劉健儀、馬凌雲等也參加了本書的部分編寫工作。由於篇幅和學識所限，在書中我們隻選擇了這一廣闊領域中的幾個方面加以論述，尚未論及的其他領域和研究範圍同樣非常重要，希望將來有機會能得到補充和完善。

在本書即將出版之際，衷心感謝本書版作者廖傑研究員的指導和大力支持；感謝汪正範研究員在百忙之中對書稿進行審閱並提出建設性的修改意見；感謝李紅梅研究員在本書出版過程中給予的熱情關注和支持；感謝本書責任編輯在編寫過程中給予的大力支持和多方面的幫助。

由於編者的水平和時間所限，書中一定會有不足之處，衷心希望廣大讀者予以批評指正。



編者      

2019年6月於北京





版前言

生命科學是研究各種生命現像的本質、發生和發展的規律，以及各種生物之間、生物與環境之間相互關繫的科學。近年來，生命科學研究取得了重大進展，並以其發展促進了農業、醫學和其他相關領域的進步，而色譜作為一種不可缺少的工具和手段，在其發展過程中，發揮了至關重要的作用。遵照叢書主編傅若農教授的要求，我們對色譜在這一領域中的部分應用進行了綜述，希望能為從事基礎醫學、臨床化學和生物制藥工作的研究人員和技術人員提供參考。

本書首先簡要介紹了生命科學研究中常用的色譜技術，然後分別討論了這些技術在脫氧核糖核酸分析、生物技術藥物純化與鋻定、生物標志物檢測和蛋白質研究中的應用。全書共五章，由廖傑和錢小紅統編，其中、三章由董方霆編寫；第二章根據田惠君博士（DNA的電泳分析）和李鴻彪博士（DHPLC的原理及應用）提供的資料由廖傑編寫；第四章由廖傑編寫；第五章由張養軍編寫。

盡管本書名為《色譜在生命科學中的應用》，但由於篇幅和學識所限，在書中我們隻選擇了這一廣闊領域中的幾個方面加以論述，尚未論及的其他領域和研究範圍同樣非常重要，希望將來有機會能得到補充和完善。

在本書即將出版之際，衷心感謝在編寫過程中，叢書主編傅若農教授、副主編劉虎威教授所給予的指導和幫助，感謝田惠君博士、李鴻彪博士提供DNA分析方面的詳盡資料，感謝劉國詮教授在百忙之中對書稿進行審閱。

由於編者的水平和時間所限，書中一定會有不少疏漏，衷心希望廣大讀者予以批評指正。



編者     

2007年6月