复旦大学生命科学学院：《蛋白质组学》Mass Spectrometry

他们的成就是重大的历史性突破,使质谱的应 用迈进了生物大分子的研究领域,尤其是蛋白质组 学的研究领域。ES丨及MALD|两项软电离技术的 发明将质谱方法与生物大分子的研究紧密地联系到 起。从那以后,质谱方法被广泛用来鉴定多肽、 蛋白质、低聚核苷酸、低聚糖及糖蛋白等生物大分 子 前者在较低的摩尔量上测得肽序列;后者是一 种可用源后衰变-基质辅助的测序技术。这两种方 式不需经过双向凝胶电泳,蛋白质混合物只需以 溶液的方式存在就可以了。 0/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University

10/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University Chaoqun Wu, Fudan University 21 他们的成就是重大的历史性突破，使质谱的应 用迈进了生物大分子的研究领域,尤其是蛋白质组 学的研究领域。ESI 及 MALDI 两项软电离技术的 发明将质谱方法与生物大分子的研究紧密地联系到 一起。从那以后,质谱方法被广泛用来鉴定多肽、 蛋白质、低聚核苷酸、低聚糖及糖蛋白等生物大分 子。 前者在较低的摩尔量上测得肽序列；后者是一 种可用源后衰变-基质辅助的测序技术。这两种方 式不需经过双向凝胶电泳， 蛋白质混合物只需以 溶液的方式存在就可以了

lonization techniques lonization method Typical Sample Mass Method Highlights analytes Introduction Range Electron Impact (ED) Relatively GC or liquid To 1000 Hard method sna l or solid probe Daltons Provides structural Volatile Chemical ionization Relatively GC or liquid To 1000 Soft method (CD) sna or solid probe Daltons Molecular ion peak Volatile MM+HI Electrospray(ESI) Peptides/protei Liquid To 200,000 Soft method. Ions ns。 Chromatogra Daltons often multiply Non-volatile phy charge Matrix Assisted Laser Peptides/protei Sample mixed To 500,000 Soft method Desorption MaLDi) ns。 In Daltons Very high mass Non-volatile. solid matrix range Fast Atom Carbs/peptides. Sample mixed To 6000 Soft method, but Bombardment (FAB) Non-volatile. Daltons harder than esi or viscous matrix MALDI 0/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University 22

10/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University Chaoqun Wu, Fudan University 22 Soft method, but harder than ESI or MALDI To 6000 Daltons Sample mixed in viscous matrix Carbs/peptides. Non-volatile. Fast Atom Bombardment (FAB) Soft method. Very high mass range. To 500,000 Daltons Sample mixed in solid matrix Peptides/protei ns. Non-volatile. Matrix Assisted Laser Desorption (MALDI) Soft method. Ions often multiply charged. To 200,000 Daltons Liquid Chromatogra －phy Peptides/protei ns. Non-volatile. Electrospray (ESI) Soft method. Molecular ion peak [M+H]+ To 1000 Daltons GC or liquid or solid probe Relatively small. Volatile. Chemical Ionization (CI) Hard method. Provides structural info To 1000 Daltons GC or liquid or solid probe Relatively small. Volatile. Electron Impact (EI) Mass Method Highlights Range Sample Introduction Typical Analytes Ionization Method Ionization techniques

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10/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University Chaoqun Wu, Fudan University 23 Web sites for Ionization Web sites for Ionization Methods: Methods: 1. For MALDI beginner: For MALDI beginner: http://ww http://www.srsmaldi srsmaldi.com/Maldi/Guide.html /Guide.html 2. For MALDI lab user: 2. For MALDI lab user: http://ww http://www.srsmaldi srsmaldi.com/Maldi/Lab.html 3. For MALDI tutorial: 3. For MALDI tutorial: http:// http://ms.mc.vanderbilt vanderbilt.edu/tutorials/ /tutorials/maldi/maldi-ie_files/frame. _files/frame.html 4. Ionization Methods 1: 4. Ionization Methods 1: http://ww http://www.jeol.com/ms/ .com/ms/docs/ionize.html 5. Ionization Methods 2: 5. Ionization Methods 2: http://ww http://www.waters.com/Water w.waters.com/Waters_Website/Applications/ s_Website/Applications/lcms/lcms_itq.html

两种离子化技术把质谱引进蛋白质组学 电喷雾离子化( electrospray ionization ES|) 基质辅助的激光解吸附离子化( matrix×- assisted laser desorption /ionization MALDI) 都是所谓“软电离”方法,即样品分子电离时, 保留整个分子的完整性,不会形成碎片离子。 现在,这两种技术已被认为是两种在生物大分 子研究中具有重要意义的离子化技术 0/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University

10/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University Chaoqun Wu, Fudan University 24 两种离子化技术把质谱引进蛋白质组学 电喷雾离子化（electrospray ionization ESI） 基质辅助的激光解吸附离子化(matrix–assisted laser desorption /ionization MALDI) 都是所谓“软电离”方法，即样品分子电离时， 保留整个分子的完整性，不会形成碎片离子。 现在，这两种技术已被认为是两种在生物大分 子研究中具有重要意义的离子化技术。 电喷雾离子化（electrospray ionization ESI） 基质辅助的激光解吸附离子化(matrix–assisted laser desorption /ionization MALDI) 都是所谓“软电离”方法，即样品分子电离时， 保留整个分子的完整性，不会形成碎片离子。 现在，这两种技术已被认为是两种在生物大分 子研究中具有重要意义的离子化技术

ES|的原理 J.B.Fen发明的电喷雾电离ES丨方法是将进 样毛细管置于具有3~6kV电压的电场中。其工作原 理是样品溶液从毛细管流岀时,在电场及辅助气流作 用下喷成雾状的带电微液滴,在加热气体作用下,液滴 中溶剂被蒸发,导致液滴直径逐渐变小,表面电荷密度 增加。当达到雷利限度时,即表面电荷产生的库仑排 斥力与液滴表面张力大致相等,则会发生“库仑爆 炸”,把液滴炸碎,产生带电的更小微滴;这些液滴中 溶剂再蒸发;此过程不断重复,直到液滴变得足够小 表面电荷形成的电场足够强,最终把样品分子离子从 液滴中解吸出来。这些样品离子通过锥孔、聚焦透镜 进入质谱仪分析器后被检测。 0/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University

10/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University Chaoqun Wu, Fudan University 25 ESI 的原理 J .B. Fenn 发明的电喷雾电离ESI 方法是将进 样毛细管置于具有3～6kV 电压的电场中。其工作原 理是:样品溶液从毛细管流出时,在电场及辅助气流作 用下喷成雾状的带电微液滴,在加热气体作用下,液滴 中溶剂被蒸发,导致液滴直径逐渐变小,表面电荷密度 增加。当达到雷利限度时,即表面电荷产生的库仑排 斥力与液滴表面张力大致相等,则会发生“库仑爆 炸”,把液滴炸碎,产生带电的更小微滴;这些液滴中 溶剂再蒸发;此过程不断重复,直到液滴变得足够小, 表面电荷形成的电场足够强,最终把样品分子离子从 液滴中解吸出来。这些样品离子通过锥孔、聚焦透镜 进入质谱仪分析器后被检测