现代质谱技术.doc

质谱技术与生命科学研究

质谱的基本原理与发展沿革
基本原理
发展沿革
仪器简介
常用术语

质谱的联用技术
气质联用
液质联用
质谱-质谱联用

质谱在生命科学研究中的应用
生物质谱技术简介
蛋白质、多肽研究
寡核苷酸和核酸分析
基因工程药物质量控制
药物代谢
组合化学
天然产物
微生物鉴定

蛋白质组研究中的生物质谱技术
蛋白质组的概念及由来
蛋白质组研究的技术体系
蛋白质组研究中的质谱技术
蛋白质组研究的应用进展

一．质谱的基本原理与发展沿革(略)

仪器简介
质谱仪器组成框图
检测器
质量分析器
离子源
进样系统

真空系统
数据处理系统
供电系统

真空系统：质谱仪的离子源、质量分析器和检测器必须在高真空状态下工作，以减少本底干扰，避免发生不必要的离子-分子反应。有机质谱仪的离子源的真空度应达10-3~10-4Pa,质量分析器和检测器的真空度应达10-4~10-5Pa。

进样系统：进样系统的作用是将被分析物质（即样品）送进离子源。有机质谱和生物质谱的进样装置有a加热进样系统；b直接进样系统；c色谱进样。

离子源：离子源的作用是将样品中的原子、分子电离成为离子，并使这些离子在离子光源系统的作用下会聚成有一定几何形状和一定能量的离子束，然后进入质量分析器被分离。有机质谱常用的离子源有电子轰击离子源（EI）,对热不稳定或高分子量化合物有化学电离源（CI）；解吸化学电离源（DCI）；场电离源（FI）；场解吸电离源；快中子轰击电离源（FAB）；离子轰击电离源（IB）；激光解吸电离源（LI）；热喷雾和电喷雾电离源（ESI）等。

质量分析器：质量分析器的作用是使离子按照质荷比的大小分离开来，以便得到按质荷比大小顺序排列成的质谱图。有机质谱和生物质谱常用的质量分析器有a磁质量分析器；b四极杆质量分析器；c飞行时间质量分析器；d离子肼质量分析器；e离子回旋共振质量分析器。

离子检测器：离子检测器用以测量、记录离子流强度，从而得出质谱图。有机质谱和生物质谱常用的检测器有a直接电检测器；b电子倍增器；c闪烁检测器；d微通道板。

在上述部件中，离子源的结构与性能对分析效果的影响极大，有人称之为质谱仪器的心脏，它与质量分析器、离子检测器皆为质谱仪器的关键部件。

质谱仪器的分类

同位素质谱仪：主要用以测定同位素丰度，对测量准确度、精密度与丰度灵敏度的要求较高。采用同位素稀释法可进行定量分析。

无机质谱仪：主要用以进行无机物分析。按照不同的用途，还可细分为气体分析质谱仪、火花源固体分析质谱仪、质谱检漏仪等等。

有机质谱仪：主要用以进行有机物结构分析。低分辨仪器可满足多数定性（含结构判断）、定量分析的要求；高分辨仪器可精确测定分子量，有利于结构剖析。多数仪器可与色谱仪联用，先进仪器则可实现质谱-质谱联用。

生物质谱仪：主要用以进行生物大分子质量与结构分析。以八十年代后期出现的基质辅助激光解吸附飞行时间质谱仪和电喷雾四极质谱仪为代表。可对分子量高达几十万的生物大分子进行快速（几分钟一个样品）、精确（0.01%）和高灵敏度（10-15mol）的测定。

常用术语

(1)分辨率（resolution）
两个相邻的质谱峰之一的质量数与两者质量数之差的比值，规定为仪器的分辨率，用R表示。设两个相邻峰的质量数分别为M1和M2，两峰质量数之差为ΔM，则分辨率

R=M2（或1）/M2-M1=M/ΔM（1）

如M1=500，M2=501，两峰刚好完全分开，则R=500/501-500=500
如M1=500.0，M2=500.1，则R=500.0/500.1-500.0=5,000
如M1=500.00，M2=500.01，则R=500.01-500.00=50,000
这就是说,仪器的分辨率为500时,只能分开在整数位有差别的相邻两峰;分辨率为5,000时,则能分开相差0.1个原子质量单位的相邻两峰;分辨率为50,000时,质量精度可达到0.01。显然，当用分辨率为50，000的仪器测定质量数为200附近的两个峰时，质量数的精确度就更高些。这可代入式（1）计算出来：50，000=200/ΔM，ΔM=200/50，000=0.004,即可把200.00和200.004的两个峰刚好完全分开,但是,当用同样分辨率的仪器测定质量数为1,000附近的两个峰,质量精确度则降为ΔM=1,000/50,000=0.02,虽然也是准确到小数第二位,但是最高只能精确到0.02原子质量单位(amu)。
双聚焦磁质谱仪的分辨率为10，000-100，000。
傅立叶变换离子回旋共振质谱仪的分辨率可达1000，000。

（2）灵敏度（sensitivity）
绝对灵敏度指仪器可检测的最小样品量（必要时注明相应的信噪比）；相对灵敏度指仪器可同时测