第十一章质谱技术在蛋白质多肽化学讲课.ppt

第十一章 质谱技术在蛋白质、 多肽化学中的应用 第一节 蛋白质、多肽质谱技术的发展 第二节 蛋白质、多肽质谱技术介绍 第三节 质谱在蛋白质、多肽分析中的应用 第一节蛋白质、多肽质谱技术的发展 一、基本原理 质谱分析法(mass spectrometry)是将化合物形成离子和碎片离子，按其质荷比(Ｍ/Ｚ值)的不同进行分离测定，来进行成分和结构分析的一种分析方法。 蛋白质、多肽质谱是通过电离源将蛋白质分子转化为气相离子，然后利用质谱分析仪的电场、磁场将具有特定质量与电荷比值(Ｍ/Ｚ值)的蛋白质离子分离开来，经过离子检测器收集分离的离子，确定离子的Ｍ/Ｚ值，分析鉴定未知蛋白质。 蛋白质、多肽质谱发展史 20世纪60年代 科学家们曾注意到质谱技术在蛋白质和肽的结构分析中存在的潜力，但由于离子化技术的限制，近30年来，质谱技术只在有机化合物小分子的结构测定中得到应用，而对于大分子(分子量超过1000Da)、极性分子和难气化的分子，则显得无能为力。 70年代 Macfarlane等人发明了一种叫等离子体解吸(Plasma desorption, PD)的离子化技术，使得质谱测定分子量范围扩大到几千道尔顿。 80年代初 Barber等人又引入了快原子轰击(fast atom bombardment，简称FAB)电离技术，并成功地测定了一个26肽的结构，从而使得质谱技术应用于蛋白质和肽的结构测定这一设想变为现实。 80年代末 两种更新的技术得到发展，它们分别是 John Fenn 发明的电喷雾电离(electrospray ionization，ESI)和Hillenkamp等人发明的基质辅助的激光解吸电离(matrix assisted laser desorption ionization, MALDI)。 这两种技术解决了极性大、热不稳定的蛋白质、多肽分子的离子化和大分子量的测定问题。另外，这两种质谱无论在灵敏度、准确性和在分析混合物的复杂性方面都比以前的技术有了显著的改善，从而大大拓宽了质谱技术在蛋白质领域中的应用，可以说是质谱技术在生物大分子中应用的一场革命。 蛋白质、多肽质谱质谱技术介绍 质谱仪组成 离子源 质量分析器 检测器 串联质谱及联用技术 质谱仪组成 质谱仪一般由四部分组成： 进样系统——按电离方式的需要，将样品送入离子源的适当部位； 离子源——用来使样品分子电离生成离子，并使生成的离子会聚成有一定能量和几何形状的离子束； 质量分析器——利用电磁场（包括磁场、磁场和电场的组合、高频电场、和高频脉冲电场等）的作用将来自离子源的离子束中不同质荷比的离子按空间位置，时间先后或运动轨道稳定与否等形式进行分离； 检测器——用来接受、检测和记录被分离后的离子信号。 质谱仪组成 离子源 离子源的功能是将进样系统引入的气态样品分子转化成离子。由于离子化所需要的能量随分子不同差异很大，因此，对于不同的分子应选择不同的离解方法。 通常称能给样品较大能量的电离方法为硬电离方法，而给样品较小能量的电离方法为软电离方法，后一种方法适用于易破裂或易电离的样品。 离子源 离子源是质谱仪的心脏，可以将离子源看作是比较高级的反应器，其中样品发生一系列的特征降解反应，分解作用在很短时间(～1μs)内发生，所以可以快速获得质谱。 离子化的方法 电子轰击电离 Electron Impact Ionization，EI 化学离子化 Chemical Ionization，CI 场电离，场解吸 Field Ionization FD， Field Desorption FD 快原子轰击 Fast Atom Bombardment，FAB 电喷雾电离 Electrospray Ionization，ESI 基质辅助激光解析电离 Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization，MALDI 大气压化学电离 Atmospheric Pressure