Hmotnostní spektrometrie

Podobné dokumenty
Hmotnostní spektrometrie. Historie MS. Schéma MS

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Hmotnostní spektrometrie - Mass Spectrometry (MS)

Hmotnostní spektrometrie ve spojení se separačními metodami

Aminokyseliny. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Zlín. Tematická oblast Datum vytvoření Ročník Stručný obsah Způsob využití

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Spojení hmotové spektrometrie se separačními metodami

Moderní nástroje v analýze biomolekul

Určení molekulové hmotnosti: ESI a nanoesi

Základy hmotnostní spektrometrie

INTERPRETACE HMOTNOSTNÍCH SPEKTER

Aminokyseliny a dlouhodobá parenterální výživa. Luboš Sobotka

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE - kvalitativní i kvantitativní detekce v GC a LC - pyrolýzní hmotnostní spektrometrie - analýza polutantů v životním

Metody spektrální. Metody hmotnostní spektrometrie. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Bílkoviny - proteiny

Hmotnostní spektrometrie

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Klinická a farmaceutická analýza. Petr Kozlík Katedra analytické chemie

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Hmotnostní detekce v separačních metodách

Stručná historie hmotnostní spektrometrie. Analytická chemie II: Úvod do hmotnostní spektrometrie. Stručná historie hmotnostní spektrometrie.

Metabolismus aminokyselin. Vladimíra Kvasnicová

Hmotnostní spektrometrie.

Iontové zdroje II. Iontový zdroj. Data. Vzorek. Hmotnostní analyzátor. Zdroj vakua. Iontové zdroje pracující za sníženého tlaku

PROTEINY. Biochemický ústav LF MU (H.P.)

Proteiny Genová exprese Doc. MVDr. Eva Bártová, Ph.D.

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Iontové zdroje II. Iontový zdroj. Data. Vzorek. Hmotnostní analyzátor. Zdroj vakua. Iontové zdroje pracující za sníženého tlaku

Základy hmotnostní spektrometrie

Zdroje iont používané v hmotnostní spektrometrii. Miloslav Šanda

Názvosloví cukrů, tuků, bílkovin

Hmotnostní spektrometrie v organické analýze


Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová

Pondělí 10. září 2007


Mass Spectrometry (MS) Lenka Veverková 2012

No. 1- určete MW, vysvětlení izotopů

Cysteinové adukty globinu jako potenciální biomarkery expozice styrenu

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Anotace. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu:

Obecná struktura a-aminokyselin

Autoři: Pavel Zachař, David Sýkora Ukázky spekter k procvičování na semináři: Tento soubor je pouze prvním ilustrativním seznámením se základními prin

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Hmotnostně spektrometrické zobrazování malých molekul

Analytická technika HPLC-MS/MS a možnosti jejího využití v hygieně

Metabolizmus aminokyselin II

Molekulární modelování a bioinformatika. Hmotnostní spektrometrie I

Základy hmotnostní spektrometrie. Ústav molekulární patologie, Fakulta vojenského zdravotnictví, Univerzita obrany Hradec Králové

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Hmotnostní spektrometrie

MENÍ A INTERPRETACE SPEKTER BIOMOLEKUL. Miloslav Šanda

Program 14. ročníku Školy hmotnostní spektrometrie

Aminokyseliny, struktura a vlastnosti bílkovin. doc. Jana Novotná 2 LF UK Ústav lékařské chemie a klinické biochemie

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti URČOVÁNÍ PRIMÁRNÍ STRUKTURY BÍLKOVIN

10. Tandemová hmotnostní spektrometrie. Princip tandemové hmotnostní spektrometrie

Základy hmotnostní spektrometrie

Hmotnostní spektrometrie

ÚVOD DO BIOCHEMIE. Dělení : 1)Popisná = složení org., struktura a vlastnosti látek 2)Dynamická = energetické změny

Metody povrchové analýzy založené na detekci iontů. Pavel Matějka

Český institut pro akreditaci, o.p.s. List 1 z 5

Aminokyseliny příručka pro učitele. Obecné informace: Téma otevírá kapitolu Bílkoviny, která svým rozsahem překračuje rámec jedné vyučovací hodiny.

Metabolizmus aminokyselin II

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

ANORGANICKÁ HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

MODERNÍ STRATEGIE VÝŽIVY SELAT A BĚHOUNŮ

Molekulární biofyzika

LABORATOŘ OBORU I ÚSTAV ORGANICKÉ TECHNOLOGIE (111) Použití GC-MS spektrometrie

Pražské analytické centrum inovací Projekt CZ / /0002 spolufinancovaný ESF a Státním rozpočtem ČR

ZKULAB s.r.o. Masarykova 300, POSTOLOPRTY

Bílkoviny. Charakteristika a význam Aminokyseliny Peptidy Struktura bílkovin Významné bílkoviny

Metabolismus bílkovin. Václav Pelouch

Iontové zdroje. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Všeobecná fakultní nemocnice v Praze Diagnostické laboratoře Ústavu dědičných metabolických poruch Ke Karlovu 2, Praha 2

Synergin E-Vital (SEV)

Metody analýzy povrchu

Genetický kód. Jakmile vznikne funkční mrna, informace v ní obsažená může být ihned použita pro syntézu proteinu.

ZKULAB s.r.o. Laboratoř Postoloprty Masarykova 300, Postoloprty SOP I/A. 152/2009, příloha III, postup A) SOP I/B. (Nařízení Komise (ES) č.

Biochemie I. Aminokyseliny a peptidy

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Aplikace metrických indexovacích metod na data získaná hmotnostní spektrometrií

Vysvětlivky ke kombinované nomenklatuře Evropské unie (2015/C 143/04)

Detekce a detektory část 2

Základy hmotnostní spektrometrie

Chromatografie. Petr Breinek. Chromatografie_2011 1

1/10/2014. Kapilární elektroforéza s hmotnostní detekcí. Historie

Hemoglobin a jemu podobní... Studijní materiál. Jan Komárek

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

GC-MS aplikace v toxikologii

Molekulární biofyzika

Laboratoř ze speciální analýzy potravin II. Úloha 3 - Plynová chromatografie (GC-MS)

Sobota Neděle

Chromatografie. Petr Breinek

Tomáš Oberhuber. Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering Czech Technical University in Prague

VIBRAČNÍ SPEKTROMETRIE

Metody analýzy povrchu

Hmotnostní spektrometrie Mass spectrometry - MS

Transkript:

Hmotnostní spektrometrie Miroslav Polášek Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie věd v České republiky Dolejškova 3, 182 23 Praha 8

Co je hmotnostní spektrometrie? Fyzikálně chemická metoda pro: identifikaci neznámých sloučenin, kvantifikaci známých sloučenin, objasňování struktury iontů v plynné fázi, stanovení fyzikálních a chemických vlastností iontů a molekul prostřednictvím měření hmotnosti a četnosti (eventuálně také rychlosti vzniku) iontů v plyné fázi, obvykle s vysokou citlivostí, specificitou citou a rychlostí, často i ve velmi složiých směsích.

Hlavní procesy v hmotnostní spektrometrii Příprava vzorku Převod vzorku do plynné fáze Ionizace vzorku Analýza iontů Detekce iontů Zpracování dat Interpretace spekter někdy probíhá současně nebo v opačném pořadí Hmotnostní spektrometr

Co je hmotnostní spektrometr? Přístroj pro přípravu, analýzu a detekci iontů v plynné fázi Základní součásti: vstupní systém iontový zdroj iontová optika analyzátor(y) detektor(y) vakuový systém výkonová elektronika řídící elektronika (data systém)

Iontový zdroj je zařízení pro přípravu iontů, zpravidla zde také dochází k převodu vzorku do plynné fáze. Existuje mnoho způsobů přípravy iontů v MS: Elektrický výboj, elektronová ionizace, Penningova ionizace, ionizace izace přenosem náboje, electron attachment, chemická ionizace (pozitivní i negativní), FAB (fast atom bombardment), FIB (fast ion bombardment), MCI (massive cluster impact), PD (plasma desorption), ionizace polem, fotoionizace, REMPI (resonance-enhanced enhanced multiphoton ionization), termosprej, elektrosprej, APCI (atmospheric pressure chemical ionization) a její varianty (APPI, a pod.), MALDI (matrix-assisted assisted laser desorption ionization) a její varianty (SELDI, tj. surface-enhanced enhanced laser desorption and ionization, a pod.), ICP (inductively coupled plasma), atd...

Analyzátory jsou zařízení schopná rozlišovat ionty v plynné fázi na základě měření jejich fyzikálních vlastností m v ½ m v 2 m/q (magnet) (elektrostatický analyzátor) (kvadrupól) f (iontová cyklotronová rezonance, ICR) t ( time of flight, TOF)

Co je hmotnostní spektrum? graf závislosti iontového proudu dopadajícího na detektor na hmotnosti iontů; m/z (Th) Není fyzikální konstantou, závisí na způsobu ionizace a konstrukci hmotnostního spektrometru Hmotnostní í spektrum je obrazem chemické reaktivity iontů v plynné fázi (tj. mechanizmů a kinetiky monomolekulárních i bimolekulárních reakcí), případně také transportních a elektrochemických procesů v kondenzované fázi

C H 3 - O N O e - C H 3 m/z 61 N O O MH. CH 5 C H 3 N O H m/z 62 O CH 5 H 3 C H 3 N O H m/z 62 O 30 NO CH 3 NO NO 2 CH 3 M. NO relative intensity 15 NO 2 46 61 CH 3 MH. 10 20 30 40 50 60 m/z

Malá exkurze do historie I. Joseph J. Thomson (1856-1940) On the Masses of the Ions in Gases at Low Pressures Philosophical Magazine, 1899, 48:295, p.547-567 Rays of Positive Electricity and their Application to Chemical Analysis, Longmans, Green and Co. Ltd., London, 1913

Malá exkurze do historie II. Francis W. Aston (1877-1945, Nobelova cena 1922) Isotopes and Atomic Weights. Nature, 1920, 105, p. 617 The Mass-Spectra of Chemical Elements. Phil. Mag., 1920, 39, p. 611

Organická hmotnostní spektrometrie benzen ethylen R.Conrad, 1930 H. R. Steward, A. R Olson, 1931 40. 70. léta 20. století intenzivní studium vztahu struktury organických sloučenin a jejich hmotnostních spekter teorie monomolekulárních reakcí (kvazirovnovážná teorie, RRKM) aktivace iontů, tandemová hmotnostní spektrometrie, vysoké rozlišení chemická ionizace, studium reakcí iontů s molekulami vývoj instrumentace (analyzátory: kvadrupól, ICR, TOF) spojení plynové chromatografie a hmotnostní spektrometrie (GCMS) omezení: tenze par alespoň 10-3 Pa, malý hmotnostní rozsah analyzátorů

Organická hmotnostní spektrometrie Klasický příklad: vznik tropyliových iontů z toluenu P.N. Rylander, S. Meyerson H.M. Grubb, J. Am. Chem. Soc.79 (1957) 842 H relative intensity CH 3 91 92 77 15 91 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 m/z (Th) 95 H 2 C 50 45 49 relative intensity CD 3 H 33 H 2 C H 28 39 H 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 m/z (Th) 91 23 0 CH 3 H H 17 H H relative intensity 92 Hyperplocha potenciální energie C 7 H 8. energie v kcal/mol 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 m/z (Th)

Malá exkurze do historie III. V. Čermák, V. Hanuš, Č. Jech, J. Cabicar,, 1953

Ionizace netěkavých sloučenin FAB (fast atom bombardment) Barber M., Bordoli R.S., Sedgwick R.D., Tyler, A.N.Nature, 1981, 293, p.270-275 FIB (fast ion bombardment) Liquid SIMS (secondary ion mass spectrometry) Pevná látka (polární) rozpuštěná v kapalné matrici je bombardována rychlými (10-30keV) atomy nebo ionty (Xe, Cs ). Při tom dochází k rozprašování (sputtering) iontů do plynné fáze. V. Havlíček, A. Jegorov, P. Sedmera, M. Ryska, Org. Mass Spectrom., 28 (1993) 1440 Cyklosporin A

MALDI Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization M. Karas, F. Hillenkamp Anal. Chem., 1988, 60, p.2299-2301 Tanaka K., Waki H., Ido Y., Akita S., Yoshida Y., Yoshida T. Rapid Commun. Mass Spectrom., 1988, 2, p.151 K. Tanaka, (*1959) Nobelova cena 2002 F. Hillenkamp (*1936) http://nobelprize.org/chemistry/laureates/2002/chemadv02.pdf

Elektrosprej (ESI) J.B.Fenn (*1917) Nobelova cena 2002 Yamashita, M.; Fenn, J.B.; Journal of Physical Chemistry, 88, 1984, p 4451-4459, Fenn, J.B.; Mann, M.; Meng, C.K.; Wong, S.F.; Whitehouse, G.M.; Science, 246, 1989, p 64-71 Hemoglobin http://nobelprize.org/chemistry/laureates/2002/chemadv02.pdf Vícenásobně nabité ionty: m 1 = (M n 1 M(H )/n 1 m 2 = (M n 2 M(H )/n 2 n 2 = n 1 1 (2,3, ) M(α-chain) = 15126.7 Da M(β-chain) = 15860.5 Da

a n b n c n Sekvenování proteinů N H 2 R NH O NH R OH nh O R n O Enzymatické stěpení např. Trypsinem (C-konec argininu a lysinu) LC MS analýza zpracování dat J.R. Yates, III, J. Mass Spectrom., 33 (1998) 1-19 Aminokyselina x n y n z n monoizotopická hmotnost Glycine Gly G 57.02147 Alanine Ala A 71.03712 Serine Ser S 87.03203 Proline Pro P 97.05277 Valine Val V 99.06842 Threonine Thr T 101.04768 Cysteine Cys C 103.00919 Isoleucine Ile I 113.08407 Leucine Leu L 113.08407 Asparagine Asn N 114.04293 Aspartic acid Asp D 115.02695 Glutamine Gln Q 128.05858 Lysine Lys K 128.09497 Glutamic acid Glu E 129.0426 Methionine Met M 131.04049 Histidine His H 137.05891 Phenylalanine Phe F 147.06842 Arginine Arg R 156.10112 Tyrosine Tyr Y 163.06333 Tryptophan Trp W 186.07932

Neomezený hmotnostní rozsah TOF analyzátoru MALDI MS imaging Mikroskopie poskytující ionformace o chemickém složení povrchu zobrazovaného vzorku

Soft-landing phenomena Preparativní hmotnostní spektrometrie Modifikace povrchů