生命體系中99.9%的物質由11種元素組成,這些元素稱為宏量元素。與之相對應,其余占0.1%的元素稱為微量元素。
微量元素(主要為金屬及類金屬元素)的含量雖然非常低,卻是生命存在的重要物質基礎之一。比如,DNA及RNA的合成離不開DNA和RNA聚合酶(含鋅酶)的催化； 在體內扮演不同角色的過氧化氫酶、固氮酶、鐵傳遞蛋白及細胞色素等蛋白質(酶)的活性中心均含有數量不同的鐵原子。
環境和生物樣品中金屬與有機酸、氨基酸、多糖、蛋白質、DNA等形成的金屬有機物是一系列生物金屬。生物金屬中參與金屬離子配位的有機配基主要是含氧、硫、氮及磷的功能團。
微量元素在不同學科中，其含義往往會有所不同。在地球化學中，常把含量低于0.1%的元素稱為微量元素。而在生物醫學中，一般把除氧、碳、氮、氫（這四種元素約占到有機體總量的96%），以及鈣、磷、硫、鉀、鈉、氯、鎂（這七種約占3.6%）以外的所有元素稱為微量元素。因此，微量元素只是一個相對的概念，而不是絕對的概念。以氫為例，在生物醫學中是主量元素，而在材料科學中常作為微量元素加以研究。
鑒于這些微量金屬及類金屬元素的重要性, 2002 年10 月,Haraguchi 提出了系統研究細胞、器官或生物組織中金屬或類金屬元素的新的研究方向——“金屬組學(metallomics)”，這是綜合研究生命體內, 特別是一種細胞內, 自由或絡合的全部金屬原子的分布、含量、化學種態及其功能的綜合學科(the integral study of the location, distribution, identity, species, quantity and functions of free and complexed metals in biological systems, especially within a given cell type)。
與之相對應, 細胞、器官或組織中金屬及類金屬蛋白質、酶或其他含有金屬的生物分子及游離金屬及類金屬離子的集合則稱之為“金屬組(metallome)”, 即金屬組指一個生物體系中的所有金屬物質種類。
金屬組學也就是生物金屬科學( biometal science) , 主要研究生物體系中與金屬結合的生物分子的作用和功能, 因此又稱為金屬輔助功能生物化學( metal -assisted function biochem istry)。
因為金屬組學的研究對象還包括非金屬的微量元素, 如硒(谷胱甘肽過氧化物酶的成分)、砷(有活化鋅的作用)和碘(激活甲狀腺), 或許也可稱之為元素組和元素組學。
金屬組學包括定性金屬組學( qualitat ive metallom ics)、定量金屬組學( quantitative metallom ics)、比較金屬組學( comparat ivem etallom ics)等。比較金屬組學著重于尋找和篩選引起不同樣本金屬組差異的有意義的因素, 揭示生理和病理狀態的進程與本質, 獲得對某些關鍵生物金屬的定性和功能分析。
金屬組和金屬組學的概念非常新(連2006 年版的Mesh詞表也沒有收錄這兩個詞) , 但實際上與金屬組有關的研究已有很久的歷史了, 只不過通常在不同的領域獨立地進行。
