生物质谱分析综述

生物质谱技术在蛋白质组学中的应用

生物质谱技术在蛋白质组学中的应用（北京大学药学院杨春晖学号：10389071）一、前言[1，2] 基因工程已令人难以置信的扩展了我们关于有机体DNA序列的认识。但是仍有许多新识别的基因的功能还不知道，也不知道基因产物是如何相互作用从而产生活的有机体的。功能基因组试图通过大规模实验方法来回答这些问题。但由于仅从DNA序列尚不能回答某基因的表达时间、表达量、蛋白质翻译后加工和修饰的情况、以及它们的亚细胞分布等等，因此在整体水平上研究蛋白质表达及其功能变得日益显得重要。这些在基因组中不能解决的问题可望在蛋白质组研究中找到答案。蛋白质组研究的数据与基因组数据的整合，将会在后基因组研究中发挥重要作用。目前蛋白质组研究采用的主要技术是双向凝胶电泳和质谱方法。双向凝胶电泳的基本原理是蛋白质首先根据其等电点，第一向在pH梯度胶内等电聚焦，然后转90度按他们的分子量大小进行第二向的SDS-PAGE分离。质谱在90年代得到了长足的发展，生物质谱当上了主角，蛋白质组学又为生物质谱提供了一个大舞台。他们中首选的是MALDI-TOF，其分析容量大，单电荷为主的测定分子量高达30万，干扰因素少，适合蛋白质组的大规模分析。其次ESI为主的LC-MS 联机适于精细的研究。本文将简介几种常用的生物质谱技术，并着重介绍生物质谱技术在蛋白质组学各领域的应用。二、生物质谱技术[3，4] 1．电喷雾质谱技术（ESI）[5] 电喷雾质谱技术( Electrospray Ionization Mass Spectrometry , ESI - MS) 是在毛细管的出口处施加一高电压,所产生的高电场使从毛细管流出的液体雾化成细小的带电液滴,随着溶剂蒸发,液滴表面的电荷强度逐渐增大,最后液滴崩解为大量带一个或多个电荷的离子,致使分析物以单电荷或多电荷离子的形式进入气相。电喷雾离子化的特点是产生高电荷离子而不是碎片离子, 使质量电荷比(m/ z)降低到多数质量分析仪器都可以检测的范围,因而大大扩展了分子量的分析范围,离子的真实分子质量也可以根据质荷比及电荷数算出。 2．基质辅助激光解吸附质谱技术（MOLDI）[5-7] 基质辅助激光解析电离（MOLDI）是由德国科学家Karas和Hillenkamp发现的。将微量蛋白质与过量的小分子基体的混合液体点到样品靶上，经加热或风吹烘干形成共结晶，放入离子源内。当激光照射到靶点上时，基体吸收了激光的能力跃迁到激发态，导致蛋白质电离和汽化，电离的结果通常是基体的质子转移到蛋白质上。然后由高电压将电离的蛋白质从离子源转送到质量分析器内，再经离子检测器和数据处理得到质谱图。TOF质量分析器被认为是与MALDI的最佳搭配，因为二者都是脉冲工作方式，在质量分析过程中离子损失很少，可以获得很高的灵敏度。TOF质量分析器结果简单，容易换算，蛋白质离子在飞行管内的飞行速度仅与他的(m/z)-1/2成正比，因此容易通过计算蛋白质离子在飞行管内的飞

9204 微生物鉴定指导原则

9204
微生物鉴定指导原则
本指导原则为非无菌产品微生物限度控制菌检查中疑似菌的鉴定，以及药物原料、辅料、制药用水、生产环境、中间体和终产品中检出微生物的鉴定提供指导。当微生物的鉴定结果有争议时，以《伯杰氏系统细菌学手册》 (《Bergey， s Manual of Systematic Bacteriology》)现行版的鉴定结果为准。微生物鉴定是指借助现有的分类系统，通过对未知微生物的特征测定，对其进行细菌、酵母菌和霉菌大类的区分，或属、种及菌株水平确定的过程，它是药品微生物检验中的重要环节，药典附录相应章节中对检出微生物的鉴定做了明确规定，如“非无菌产品的微生物检查:控制菌检查” （通则 1106）中选择培养基或指示培养基上发现的疑似菌落需进行鉴定；对“无菌检查法” （通则 1101）的阳性实验结果中分离的微生物进行鉴定，以判定试验是否重试；药品洁净实验室微生物监测和控制指导原则（通则 9203）建议对洁净室和其他受控环境分离到的微生物进行鉴定，以掌握环境微生物污染情况，有助于污染调查。此外，在药品生产中，有时亦需对药物原料、辅料、制药用水、生产环境、中间产物和终产品中检出的微生物进行适当水平的鉴定。微生物鉴定需达到的水平视情况而定，包括种、属鉴定和菌株分型。大多数非无菌药品生产过程和部分无菌生产环境的风险评估中，对所检出微生物的常规特征包括菌落形态学、细胞形态学(杆状、球状、细胞群、孢子形成模式等)、革兰染色或其它染色法，某些能够给出鉴定结论的关键生化反应(如氧化酶、过氧化氢酶和凝固酶反应)进行分析，一般即可满足需要；非无菌药品产品的控制菌检查应达到种的水平；无菌试验结果阳性和无菌生产模拟工艺（如培养基灌装）失败时，对检出的微生物鉴定一般需达到菌株水平。一、微生物的鉴定程序微生物鉴定的基本程序包括分离纯化和鉴定，鉴定时，一般先将待检菌进行初步的分类。鉴定的方法有表型微生物鉴定和基因型微生物鉴定，根据所需达到的鉴定水平选择鉴定方法。微生物鉴定系统是基于不同的分析方法，其局限性与方法和数据库的局限性息息相关，未知菌鉴定时通过与微生物鉴定系统中的标准微生物（模式菌株）的特征(基因型和/或表型)相匹配来完成。如果数据库中没有此模式菌株，就无法获得正确的鉴定结果。在日常的微生物鉴定试验中，用户
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生物大分子相互作用分析仪的可应用领域

BioNavis生物大分子相互作用分析仪MP-SPR最新应用领域传感器（MP-SPR) 生物传感器、气体传感器、食品安全、环境监测、免疫响应、实验开发 ◆应用BioNavis生物大分子相互作用分析仪MP-SPR技术测量气体导致的表面变化 BioNavis生物大分子相互作用分析仪-MP-SPR仪器用于表征由不同气体导致的聚合物薄膜变化。不同的湿度显示了与聚合物相互作用的浓度依赖性，并且乙醇蒸气看起来渗入了聚合物层。 ◆应用BioNavis生物大分子相互作用分析仪MP-SPR技术测定生物化功能层的结合能力：临床诊断正在从中心实验室移近病人，进入医生的办公室，药房，千家万户。这一类临床检测设备（POC）的要求与中心实验室的要求大大地不同。POC设备应该为临床相关性分析物的快速分析提供低成本和易操作的工具。许多纸制电子器件为制作便宜的、可丢弃的和可回收的应用电子平台打开了机会，可用于生物传感器或者医学诊断领域。 C-活性蛋白（CRP）是一种身体中常见的炎症标记物。监测CRP的水平可以用于跟踪疾病的过程或者治疗效果。

当发展一类新的生物传感器时，通常最主要的是评估此生物传感技术相对于已经建立的方法的性能。生物大分子相互作用分析仪-表面等离子共振技术SPR已经用于生物传感器领域的研究超过了20年的时间，并且是一个优秀的对照办法。选择增强型SPR ◆选择增强型SPR-一种新的标记方法用于增强生物传感器性能增强小分子模型系统的灵敏度和特异性。选择增强型SPR（SAMP-SPR）的使用大大增强了应用生物大分子相互作用分析仪SPR技术对小分子量复合物的分析。改进包括： ·灵敏度增强：在信噪比上一般增强100倍或更多 ·特异性增强：只检测染料标签，将非特异性干扰降到最低 ◆选择增强型SPR（SAMP-SPR）-一种新颖的标记方法用于增强光学生物传感器性能小分子模型系统的竞争性分析。使用生物大分子相互作用分析仪SAMP－SPR采用竞争分析的方式分析小分子，在没有大分子标记的情况下将SPR的灵敏度提升到以往不可企及的水平。竞争性分析小的染料标签有助于： ·测定平衡常数和亲和力排名 ·进行竞争动态分析

生物质谱技术

生命科学被誉为２１世纪的最前沿科学之一，随着人类第一张基因序列草图的完成和发展，生命科学的研究也将进入一个崭新的后基因组学，即蛋白质组学时代。正如基因草图的提前绘制得益于大规模全自动毛细管测序技术一样，后基因组研究也将会借助于现代生物质谱技术等得到迅猛发展。本文拟简述生物质谱技术及其在生命科学领域研究中的应用。１．质谱技术质谱（ＭａｓｓＳＰｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）是带电原子、分子或分子碎片按质荷比（或质量）的大小顺序排列的图谱。质谱仪是一类能使物质粒子高化成离子并通过适当的电场、磁场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与否实现质荷比分离，并检测强度后进行物质分析的仪器。质谱仪主要由分析系统、电学系统和真空系统组成。质谱分析的基本原理用于分析的样品分子（或原子）在离子源中离化成具有不同质量的单电行分子离子和碎片离子，这些单电荷离子在加速电场中获得相同的动能并形成一束离子，进入由电场和磁场组成的分析器，离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，其焦面接近于平面，在此处用检测系统进行检测即可得到不同质荷比的谱线，即质谱。通过质谱分析，我们可以获得分析样品的分子量、分子式、分子中同位素构成和分子结构等多方面的信息。质谱技术的发展质谱的开发历史要追溯到２０世纪初Ｊ．Ｊ．Ｔｈｏｍｓｏｎ创制的抛物线质谱装置，１９１９年Ａｓｔｏｎ制成了第一台速度聚焦型质谱仪，成为了质谱发展史上的里程碑。

应用红外光谱研究生物大分子的结构

应用红外光谱研究生物大分子的结构谢孟峡刘媛北京师范大学分析测试中心，北京100875，xiemx@https://www.360docs.net/doc/693643060.html, 一、蛋白质二级结构的测定蛋白质的空间结构主要有四级，其结构层次示意图见图1。稳定蛋白质三维结构的主要作用力有五种，分别是盐键、氢键、疏水作用、范德华力和二硫键。这些都是共价键相互作用，其中对于二级结构，最重要的作用力是蛋白质分子中的氢键。图1 蛋白质结构层次示意图其中：Q为四级结构，T/α为由结构域组成的三级结构或亚基，D/T为结构域或三级结构， sS为超二级结构，S为二级结构，A为组成一级结构的氨基酸在所有已测定的蛋白质中，都有广泛的二级结构存在。蛋白质的二级结构形式主要包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲四种。这些二级结构中将螺旋看成蛋白质复杂构像的基础，

β－折叠是蛋白质中又一种普遍存在的规则构像单元。无论是α－螺旋还是β－折叠都存在着许多氢键，致使规则的二级结构都具有相当的刚性，如果一段肽链中没有氢键或其他相互作用，那么各个残基之间就有更大的自由度，转角就是典型的介于此两种情况之间的一种二级结构，是一种部分规则的构像（见图2）。此外还有一些肽段相对于前面的三种二级结构是无规则，它们有更大的任意性，可是这些肽段的构像又不是完全任意的，因为每种蛋白质肽链中存在的这一类型空间构像几乎是相同的，所以蛋白质中无规卷曲也是具有其特定构像的。 α－螺旋平行和反平行β－折叠

β－转角图2、蛋白质典型二级结构示意图蛋白质二级结构特征与氢键的形成方式紧密相关，无论α-螺旋、β-折叠、β-转角或其它构象，都有其特定的氢键结构，而这种氢键结构的差异能够在对于氢键敏感的红外光谱中得到反映，主要表现为谱带峰位及半峰宽的变化。这使我们有可能利用峰位不同的谱带来识别不同的二级结构及其组成情况。图3 人血清白蛋白（HSA）在重水中的红外吸收谱

分子生物学分析

2.6分子生物学分析目前较常采用的微生物学分析方法有两种，一种是使用传统的微生物培养技术（culture）将微生物富集、分离，然后通过一般的生物化学性状或表现型来分析的间接途径。然而使用传统的微生物培养技术存在许多困难，尤其是环境中大多数微生物生长缓慢，例如本论文研究中针对的anammox菌的培养富集时间均在2年以上，同时对培养条件要求极为苛刻，客观上阻碍了采用这种方法对其的研究。第二种途径依靠聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术及应用进化和功能基因探针直接从环境样品中检测和分析目标微生物，不需富集培养。分子生物技术有简洁、快速、精确等特点，广泛应用于微生物生态学研究中。尤其是目标微生物主要功能基因的DNA序列数据库和PCR技术结合在一起，使许多分子生态学手段可以直接应用于环境样品的研究中，，推动了环境中微生物生态学研究。本论文研究中采用了第二种途径中的定量PCR技术手段。下面将根据实验中的具体操作进行叙述。 2.6.1DAN提取本文研究中主要采用的是试剂盒提取方法。DAN提取盒使用美国MP公司的土壤DNA提取试剂盒（FastDNA SPIN Kit for Soil，MP Biomedicals, Santa Ana, USA）。提取方法依据说明书进行微小变动，即向污泥中先加入Sodium Phosphate Buffer（磷酸钠缓冲液），再将其移至Lysing Matrix E管中，具体操作方法如下：（1）向 1.5ml取回污泥离心（10000rpm×10分钟）的湿污泥加入978 μl Sodium Phosphate Buffer（磷酸钠缓冲液），然后将其移到Lysing Matrix E管中（尽可能将其全部加入），然后加入122 μl MT Buffer（MT缓冲液）。注：因为FastPrep?仪器的剧烈运动，在Lysing Matrix E管内会形成巨大的压力，样品和基质的总体积不能超过管体积的7/8；留一些空间也会提高混匀效果。（2）在FastPrep?中处理上述离心管，速度6.0，40秒。（3）Lysing Matrix E管离心14000g×15分钟。（4）将上清液转移到一个新的2ml离心管（自备）中，加入250μl PPS，并用手上下颠倒10次进行混合。（5）离心14000g×10分钟，至形成白色状沉淀物，将上清液转移到一个新的10ml离心管（自备），并加入1ml Binding Matrix Suspension（在用之前重悬Binding Matrix Suspension，一定要摇匀到瓶底看不见沉淀为止，加5个摇一次以

生物质谱

生物质谱早期有机质谱主要用于测定普通的有机小分子，对多肽、蛋白质及其他生物大分子难测定。因：1．分子量太大 2．气化高温分解。 80年代后，发明了快原子轰击电离（FAB），电喷雾电离（ESI）和基质辅助激光解吸电离（MALDI）。生物大分子可转变成气相离子。产生了生物质谱。 Biomass Spectrometry 有机质谱的一般应用 1.有机化合物的分子量和结构测定 2.化学反应的鉴别和反应机理的研究 3.石油组分和添加剂的分析 4.化工原料和化工产品的分析 5.毒品分析和中毒病人中毒品的鉴定 6.空气、水和泥土有机污染物的分析 7.香料中组分分析 8.食品中维生素等组分、食油中组分的分析 9.染料、涂料的分析 10.有机聚合物的分析 11.酒中组分的分析 12.植物中有机组分的分析 13.粮食、蔬菜、水果农药残留物的分析 14.烟草中组分的分析 15.禽肉中一些激素的分析 1.天然药物结构测定，合成新药结构确证 2.新药中杂质、药物降解物分析，新药稳定性研究 3.药代动力学研究和药物代谢物结构分析 4.新药研究中组合化学库中组分的鉴定 5.多肽、蛋白质分子量的测定 6.多肽和重组蛋白一级结构的确定 7.多肽序列的测定 8.蛋白质变异体的检测 9.蛋白质中巯基测定和蛋白质中二硫键的指定 10.蛋白质翻译后修饰的测定 11.蛋白质高级结构的研究 12.生物分子非共价键相互作用的研究 13.未知蛋白质的鉴定和蛋白质组学研究 14.蛋白质复合物中组分的分析 15.寡核苷酸、DNA片段分子量测定 16.寡核苷酸序列分析 17.SNP研究 18.用模型识别软件快速鉴别微生物 19.结构免疫学研究中的应用 20.细胞生物学中的应用快原子轰击电离（FAB） 1981原理：在进样探头放样品，溶于底物（甘油或硫化甘油），惰性气体（Ar）电离后，加速，使之具有较高的动能，在原子枪(atom gun)内进行电荷交换反应：

2020年(生物科技行业)生物大分子的结构与功能

（生物科技行业）生物大分子的结构与功能

第壹篇生物大分子的结构和功能第壹章氨基酸和蛋白质壹、组成蛋白质的20种氨基酸的分类１、非极性氨基酸包括：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸２、极性氨基酸极性中性氨基酸：色氨酸、酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸、组氨酸其中：属于芳香族氨基酸的是：色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸属于亚氨基酸的是：脯氨酸含硫氨基酸包括：半胱氨酸、蛋氨酸注意：在识记时能够只记第壹个字，如碱性氨基酸包括：赖精组二、氨基酸的理化性质１、俩性解离及等电点氨基酸分子中有游离的氨基和游离的羧基，能和酸或碱类物质结合成盐，故它是壹种俩性电解质。在某壹ＰＨ的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的ＰＨ称为该氨基酸的等电点。２、氨基酸的紫外吸收性质芳香族氨基酸在280nm波长附近有最大的紫外吸收峰，由于大多数蛋白质含有这些氨基酸残基，氨基酸残基数和蛋白质含量成正比，故通过对280nm波长的紫外吸光度的测量可对蛋白质溶液进行定量分析。３、茚三酮反应氨基酸的氨基和茚三酮水合物反应可生成蓝紫色化合物，此化合物最大吸收峰在570nm波长处。由于此吸收峰值的大小和氨基酸释放出的氨量成正比，因此可作为氨基酸定量分析方法。三、肽俩分子氨基酸可借壹分子所含的氨基和另壹分子所带的羧基脱去１分子水缩合成最简单的二肽。二肽中游离的氨基和羧基继续借脱水作用缩合连成多肽。10个以内氨基酸连接而成多肽称为寡肽；39个氨基酸残基组成的促肾上腺皮质激素称为多肽；51个氨基酸残基组成的胰岛素归为蛋白质。多肽连中的自由氨基末端称为Ｎ端，自由羧基末端称为Ｃ端，命名从Ｎ端指向Ｃ端。人体内存在许多具有生物活性的肽，重要的有：谷胱甘肽（GSH）：是由谷、半胱和甘氨酸组成的三肽。半胱氨酸的巯基是该化合物的主要功能基团。GSH的巯基具有仍原性，可作为体内重要的仍原剂保护体内蛋白质或酶分子中巯基免被氧化，使蛋白质或酶处于活性状态。四、蛋白质的分子结构１、蛋白质的壹级结构：即蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。主要化学键：肽键，有些蛋白质仍包含二硫键。２、蛋白质的高级结构：包括二级、三级、四级结构。

世界著名的质谱方面网站清单

世界著名的质谱方面网站清单质谱技术在蛋白鉴定等实验中具有不可忽视的作用，但是，目前的应用还不是特别广泛。那么，有问题了怎么解决呢?本文收集整理了相关的网站，包括世界著名的质谱学会、质谱研究组、质谱软件等。美国质谱学会(ASMS, American Association for Mass Spectrometry) https://www.360docs.net/doc/693643060.html,/ 南非质谱协会(SAAMS) http://www.saams.up.ac.za/ 欧洲质谱学会(ESMS) https://www.360docs.net/doc/693643060.html,/esms/ 岛津公司：Koichi Tanaka (2002年诺贝尔化学奖获得者) https://www.360docs.net/doc/693643060.html,/about/nobel/ ***高纯度化学研究所 http://www1m.mesh.ne.jp/kojundo/e/index.htm ***质谱学会(MSSJ) http://www.mssj.jp/ 瑞典质谱学会(SMSS) http://www.smss.uu.se/ 瑞士质谱组(SGMS) http://www.sgms.ch/ 生物技术中的质谱仪器相关资源 https://www.360docs.net/doc/693643060.html,/ 以色列巴依兰大学：化学系 http://www.biu.ac.il/ESC/ch/ 印度质谱学会(ISMAS) https://www.360docs.net/doc/693643060.html,/ 英国表面分析论坛 https://www.360docs.net/doc/693643060.html, 英国伦敦大学比克贝克学院生物与化学学院：分析科学研究小组 https://www.360docs.net/doc/693643060.html,/~chm_tgc/ 英国曼彻斯特理工大学化学系：J. Philip Day的研究小组 https://www.360docs.net/doc/693643060.html,/people/academic/jpd.html 英国质谱学会(BMSS) https://www.360docs.net/doc/693643060.html,/index.html 质谱:Mass Spectrometry Database,American Academy of Forensic Sciences (免费) http://www.ualberta.ca/~gjones/mslib.htm

生物大分子样品制备总结

生物样品制备 SHANG YING 蛋白质、酶和核酸这三大类物质都是生物大分子，它们都具有十分重要的生理功能。酶是生物催化剂，核酸是遗传信息的携带者，蛋白质是生命现象的基础。因此对生物大分子的结构与功能的研究，具有十分重要的理论和实践意义。而这研究的首要条件是制备高纯度的生物大分子，否则对其结构与功能的研究就无从谈起。 1．制备方法的分类：依理化性质，分离、纯化生物大分子的方法可分四个类型： (1)按分子大小和形态：采用高速离心、过滤、分子筛、透析等方法。 (2)按溶解度：采用盐析、溶剂抽提、分配层析、逆流分配、结晶等方法。 (3)按电荷差异：采用电泳、电渗析、等电点沉淀、离子交换层析、吸附层析等方法。 (4)按生物功能专一性：采用亲和层析法。 2．制备的总体思路：一般可分为六个阶段： (1)材料选择与预处理：动物、植物和微生物都是制备生物大分子的材料，选什么材料主要依靠实验的目的而定，选材料时应注意以下几个问题： ①使用的目的：从科学实验的特殊需要出发，选材时需求能符合实验预定目标即可。 ②材料的生理状态差异：选材时要注意植物的季节性，微生物的生长期和动物的生理状态。如：微生物生长的对数期，酶与核酸的含量较高。材料选定后，通常要进行预处理，如动物组织要剔除结缔组织，脂肪组织等非活性部位，植物种子先行去壳、除脂、微生物需将菌体和发酵液分离开，暂时不用材料尚需冰冻保存。（2）细胞的破碎及细胞器的分离 ①细胞的破碎：除了提取液和细胞外某些多肽激素、蛋白质和酶不需破碎细胞膜，对于细胞内和多细咆生物组织中各种生物大分子的分离提纯都需要事先将细胞和组织破碎，使生物大分子充分释放到溶液中，不同生物体，或同一生物体的不同组织，其细胞破碎难易不一致，因此使用方法也不完全相同，通常两种方法共同使用。 A．高速组织捣碎机玻璃匀浆器研磨机械切力的作用物理方法：反复冻融法冷热交替法超声波处理法加压破碎法 B．化学及生物化学法自溶法溶菌酶处理法表面活性剂处理法改变细胞膜透性法但是，不管采用哪种方法，都需要在一定稀盐溶液或缓冲溶液中进行，且需加某些保护剂，以防止生物大分子的变性及降解。 ②细胞器的分离：制备某种生物大分子时，往往需要采用细胞中某一部分为材料；或者为了纯化某一特定细胞器上的生物大分子，通常破碎细胞后，先分离各组分，以防干扰，这对制备—些高

生物大分子仪器分析方法

仪器分析法的特点：（1）、仪器分析法一般都有较强的检测能力。方法的绝对检出限可达：微克数量级（10_6g）纳克数量级（10_9g）皮克数量级（10_12g）飞克数量级（10_15g）方法的相对检出限可达：微克数量级每毫升（μg?ml－1）纳克每毫升（ng?ml－1 ）皮克每毫升（pg?ml－1 ）适于痕量组分（<0.1%）的测定化学分析法只适于常量组分（>1%）及微量组分（0.01% ~ 1%）的分析 2）、仪器分析的取样量一般较少。固体：从几mg ～几μg 液体：从几μl ～几nl 可用于微量分析（0.1~10mg 或0.01~1ml ）、超微量分析（<0.1mg 或<0.01ml）化学分析方法取样量较大，可用于常量分析（>0.1g 或10ml）和半微量分析（0.01g~0.1g 或1~10ml）（3）、仪器分析法具有很高的分析效率。如：流动注射AAS 120个样品/h，光电直读光谱仪20个元素/min 化学分析法分析效率较低一般为数min ～数h，只能分析1~2个样品。 4）、仪器分析具有更广泛的用途，不但可用于成分分析，而且也可用于价态分析、状态分析、结构分析、无损分析、表面分析化学分析只能用于离线的成分分析。（5）、仪器分析法的准确度一般不如化学分析法。化学分析法的相对误差<0.2%; 仪器分析法的相对误差一般为1％～5％，甚至达到10%。（6）、仪器分析的仪器一般比较复杂；而化学分析所用设备比较简单。

仪器分析的主要性能指标：精密度准确度灵敏度检出限标准曲线及其线性范围定量校准精密度：是指在规定的条件下同一样品平行分析结果相互之间的接近程度。精密度一般用标准差和相对标准差（CV）表示。精密度有不同的表现方式，即重现性、重复性、中间精密度。重现性：是指在不同实验室，不同检测人员测定结果的精密度。中间精密度：是指在同一实验室中，不同时间由不同检测人员在不同检测设备上测定结果的精密度。重复性：是指在相同条件下，由一个分析人员重复测定所得结果计算出的精密度。准确度：是指用该方法平行测定所得的均数与样品真实值或参考值的吻合程度，一般用百分回收率表示。准确度是分析过程中系统误差和随机误差的综合反映，它决定着分析结果的可靠程度，方法有较好的精密度且消除了系统误差后，才有好的准确度。灵敏度：物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，用S表示。选择性：表示共存组分对待测组分分析的影响程度。共存组分影响愈小，方法对分析组分的选择性愈高。检出限：某一方法在给定的条件下能够检出被测物质的最小质量或最小浓度，称为这种方法对该物质的检出限。以浓度表示的叫相对检出限，以质量表示的叫绝对检出限。方法的灵敏度越高，精密度越好，检出限就越低。检出限是方法的灵敏度和精密度的综合指标，它是评价仪器性能及分析方法的主要技术指标。线性范围：是指在能够达到规定的精密度、准确度和线性的条件下，测试方法适用的最高到最低限待测物质浓度或量的区间。

质谱技术在现代生物科学领域中的应用

质谱技术在现代生物科学领域中的应用（学院：生命科学与技术学院系别：生物工程专业班级：0902 姓名：刘佳）【摘要】随着科技的进步，现代生物学成为了科学家们的研究热点，研究的重心也由最初的细胞水平转移到蛋白质、分子、基因水平。因此质谱技术成为了现代生物学领域必不可少的研究手段。本文简要综述了质谱技术在蛋白质结构鉴定、蛋白质组学、后基因时代、抗原表位等研究中的应用。【关键词】质谱技术蛋白质组学抗原表位 Application of Mass-Spectrometric Technique in Modern Biological Terms (ACADEMY: Life Science and TechnologyDEPARTMENT: BioengineeringCLASS: 0902 NAME: Jia Liu) 【Abstract】With the progress of technology, modern biological has been a research hotspot, it now focuses on protein level, molecular level and genetic level from original cellular level. Thus, Mass-Spectrometric Technique becomes a requisite research measure in modern biological. This paper makes a brief summary of application of Mass-Spectrometric Technique in protein structure identification, proteomics, postgenomic era, epitope etc. 【Key words】Mass-Spectrometry proteomics epitope 1.1引言众所周知，21世纪被科学家及众多学者称为生命科学的世纪，随着科技的不断进步，在生物学领域不断的深入研究，人们看到了生物学对于人类社会以及整个生物界的影响都是巨大的，因此各国也加快了对生物学领域的研究。随着研究的不断深入，更多的先进技术被应用到生物学中，质谱技术便是这些先进技术中不可缺少的一项技术手段。质谱是带电粒子按质荷比大小顺序排列的图谱，最初主要用来测定元素或同位素的原子量，随着高性能质谱仪器的出现，质谱被越来越多地应用于生命科学研究的许多领域。以基质辅助激光解吸咐飞行时间质谱（MALDITOF）和电喷雾质谱（ESI）为代表的现代生物质谱技术，为蛋白质等生物大分子的研究提供了必要的技术手段。 1.2质谱技术在蛋白质结构研究中的应用 1.2.1 肽指纹图（peptide mass fingerprinting PMF）的测定 PMF测定是将未知蛋白质以特定的蛋白酶或化学水解的方法将蛋白质切成小的

Biacore 生物大分子相互作用分析仪介绍

Biacore 生物大分子相互作用分析仪 BIA是英语"Biomolecular Interaction Analysis"的缩写，Biacore提供了实时观察生物分子间相互作用的技术。通过它您能观察两种分子结合的特异性，能知道两种分子的结合有多强，还能了解生物分子的结合过程共有多少个协同者和参与者。Biacore可以让您得到用其他技术方法难以得到的结果，因为它可以实时反映分子结合过程中每一秒变化的情况。无需借助标记物进行分析使Biacore 广泛应用于各类生物体系的测定，从各类小分子化合物、多肽、蛋白质、寡核苷酸和寡聚糖直至类脂、噬菌体、病毒和细胞。Biacore 是一个通用的仪器，因为您可以任意偶连如上所述任一种生物分子到传感片表面。因此要将Biacore应用在哪个领域，由您决定! Biacore 拥有20余年表面等离子共振（SPR）生物传感器的研发经验，是生物分子相互作用领域的技术引领者和标准制定者。Biacore系统提供独到的洞察力来揭示蛋白质以及其他生物分子之间的相互作用，能够帮助科学家们更深入的理解生物分子的功能、更好的作出决策和提高生产力。 Biacore是基于表面等离子共振(SPR)技术来实时跟踪生物分子间的相互作用，而不用任何标记物。实验时先将一种生物分子固定在传感器芯片表面，将与之相互作用的分子溶于溶液流过芯片表面。检测器能跟踪检测溶液中的分子与芯片表面的分子结合、解离整个过程的变化。 Biacore系统可以为很多领域提供有价值的信息包括：动力学、亲和力、特异性、热力学和浓度等，同时它所能够研究的分子范围也十分广泛-大至细胞与病毒，小至100道尔顿以下的有机化合物。Biacore系统性能强大的硬件、种类丰富的耗材和操控智能的软件适合各个领域对于各种高质量数据的需求：无论是基础研究，还是药物开发，甚至是生产过程中的质量控制。您可以从Biacore官方网站（https://www.360docs.net/doc/693643060.html,）上查询到更多的信息。 GE Biacore现有5个型号：Biacore 4000， Biacore 3000，Biacore T200， Biacore X100 及主要面对食品或维生素客户的Biacore Q 今天对生命科学奥秘的探索，已经不仅仅停留在是什么，而是要探询为什么。旨在揭示生命现象背后的机理研究，必然要理清生物分子间复杂的关系。只有Biacore能实时反映生物分子相互作用的整个过程，而不同于其他只能提供生物分子作用后的结果的方法，为您开辟一个崭新的研究角度。

生物分子的质谱分析

摘要：生物质谱因其高灵敏度、高准确度、快速、易于自动化等特点，质谱分析技术已经应用于化学、化工、环境、能源、医药、运动医学、刑侦科学、生命科学、材料科学等各个领域，在生命科学领域的应用和研究日益广泛。本文将阐述目前生物质谱技术的类型、原理以及在医学领域中的应用，进而分析质谱技术在未来发展的前景。该文综述了近年来生物质谱在蛋白质、核酸、糖类、药物代谢以及微生物检验等方面的应用及进展。关键字：质谱，生物质谱，生物分子，新技术，应用质谱(Mass Spect romet ry) 是带电原子、分子或分子碎片按质荷比(或质量) 的大小顺序排列的图谱。质谱仪是一类能使物质粒子离化成离子并通过适当的电场、磁场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与否实现质荷比分离,并检测强度后进行物质分析的仪器。质谱仪主要由分析系统、电学系统和真空系统组成。最初的质谱仪，主要是用来测定元素或同位素的原子量,但是随着离子光学理论的发展,质谱仪不断改进,其应用范围也在不断扩大。到20 世纪50 年代后期，其已广泛地应用于无机化合物和有机化合物的测定。现今,质谱分析的足迹已遍布各个学科的技术领域,在固体物理、冶金、电子、航天、原子能、地球和宇宙化学、生物化学和生命科学等领域，均有着广阔的应用。质谱技术在生命科学领域中的应用,更为质谱的发展注入了新的活力,形成了独特的生物质谱技术，促使质谱技术在生命科学领域获得广泛应用和发展。目前商业化的生物质谱仪，其离子化方式主要是：电喷雾电离方式和基质辅助激光解吸电离方式。电喷雾电离方式常采用四极杆质量分析器，其所构成的仪器称为电喷雾（四极杆）质谱仪（ESI-MS）。基质辅助激光解吸电离方式常用飞行时间作为质量分析器，所构成的仪器称为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI-TOF-MS）。ESI-MS 的特点之一是：它可以和液相色谱、毛细管电泳等现代化的分离手段联合使用，从而大大扩展了其在生命科学领域的应用范围，如在药物代谢、临床和法医学等方面的应用等；MALDI-TOF-MS的特点是对盐和添加物的耐受能力高，而且测样速度快，操作简单。此外，可用于生物大分子测定的质谱仪还有离子阱质谱和傅里叶变换离子回旋共振质谱等。而最近面市的最新型的生物质谱仪是液相色谱-电喷雾-四极杆飞行时间串联质谱仪与带有串联质谱功能的MALDI-TOF质谱仪，前者是在传统的电喷雾质谱仪的基础上，采用了飞行时间质量分析器来代替四极杆质量分析器，大大提高了仪器的分辨率、灵敏度和质量范围，其商品名有Q-TOF［4］和Q-STAR［3］等；后者是在质谱中加入了源后降解模式或碰撞诱导解离模式，从而使生物大分子的测序成为可能。生物质谱技术包括：电喷雾质谱技术（ESI），快原子轰击电离（FAB），基质辅助激光解吸电离（MALDI）。电喷雾质谱技术，是在毛细管的出口处施加一高电压,所产生的高电场，从而使从毛细管流出的液体，雾化成细小的带电液滴。随着溶剂的蒸发，液滴表面的电荷强度逐渐增大，最后液滴崩解为大量带一个或多个电荷的离子，致使分析物以单电荷或多电荷离子的形式，进入气相。适用于难汽化,极性强的大分子。需注意的是，FAB质谱图中会出现基质分子产生的相应的峰及基质分子与样品分子的结合峰。电喷雾电离（ESI）于1984年用于质谱。其原理是：样品溶液从毛细管出，电场、气流使成雾状带电液滴，蒸发，液滴变小，离子从液滴出来，通过锥孔，透镜进质谱仪。20世纪90年代中期，ESI出现纳喷雾离子源（nanoelectrospray ionization source）,纳升流速，分析灵敏度提高，且少至0.5uL的样品溶液可得到30min稳定喷雾，有充分机会进行质谱参数优化和许多串联质谱分析。基质辅助激光解吸电离（MALDI）可使热敏感或不挥发的化合物由固相直接得到离子。其原理是：混合物（样品加基质）真空下受激光照，基质分子能有效的吸收激光的能量，

分子生物学分析常用软件

https://www.360docs.net/doc/693643060.html,/forum.php?mod=viewthread&tid=42540&fromuid=1149670 常用分子生物学软件的入门介绍一、基因芯片： 1、基因芯片综合分析软件。 ArrayVision 7.0 一种功能强大的商业版基因芯片分析软件，不仅可以进行图像分析，还可以进行数据处理，方便protocol的管理功能强大，商业版正式版：6900美元。 Arraypro 4.0 Media Cybernetics公司的产品，该公司的gelpro, imagepro一直以精确成为同类产品中的佼佼者，相信arraypro也不会差。 phoretix?Array Nonlinear Dynamics公司的基因片综合分析软件。 J-express 挪威Bergen大学编写，是一个用JAVA语言写的应用程序，界面清晰漂亮，用来分析微矩阵（microarray）实验获得的基因表达数据，需要下载安装JAVA运行环境JRE1.2后(5.1M)后，才能运行。 2、基因芯片阅读图像分析软件 ScanAlyze 2.44 斯坦福的基因芯片基因芯片阅读软件，进行微矩阵荧光图像分析，包括半自动定义格栅与像素点分析。输出为分隔的文本格式，可很容易地转化为任何数据库。 3、基因芯片数据分析软件 Cluster 斯坦福的对大量微矩阵数据组进行各种簇（Cluster)分析与其它各种处理的软件。SAM Significance Analysis of Microarrays 的缩写，微矩阵显著性分析软件，EXCEL软件的插件，由Stanford大学编制。 4．基因芯片聚类图形显示 TreeView 1.5 斯坦福开发的用来显示Cluster软件分析的图形化结果。现已和Cluster成为了基因芯片处理的标准软件。 FreeView 是基于JAVA语言的系统树生成软件，接收Cluster生成的数据，比Treeview增强了某些功能。 5．基因芯片引物设计 Array Designer 2.00 DNA微矩阵（microarray）软件，批量设计DNA和寡核苷酸引物工具 https://www.360docs.net/doc/693643060.html,/forum.php?mod=viewthread&tid=42540&fromuid=1149670

2002年诺贝尔化学奖生物大分子分析方法的大突破

【2002年诺贝尔化学奖】生物大分子分析方法的大突破湖北省石首市文峰中学刘涛434400 2002年10月8日，瑞典皇家科学院宣布，将本年度诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰·B·芬恩、日本科学家田中耕一和瑞士科学家库尔特·维特里希，以表彰他们在生物大分子研究领域的巨大贡献。他们三人创造性利用物理化学分析方法，完成对生物大分子的鉴定与结构分析测定的研究，为揭示生命的奥秘提供了有力的技术武器。所有生物都含有包括DNA和蛋白质在内的生物大分子，观测生物大分子的三维结构是认识生命过程的坚实基础，“看清”生物大分子的真面目曾经是科学家们梦寐以求的伟大梦想，而如今这一梦想已经成为了现实。瑞士科学家库尔特·维特里希1938年生于瑞士阿尔贝格，1964年获瑞士巴塞尔大学无机化学博士学位，从1980年起担任瑞士苏黎世联邦高等理工学校的分子生物物理学教授。日本科学家田中耕一1959年出生于日本富山县首府富山市，1983年获日本东北大学学士学位，现任职于京都市岛津制作所，为该公司研发工程师，分析测量事业部生命科学商务中心、生命科学研究所主任。

美国科学家约翰·芬恩1917年出生于美国纽约市，1940年获耶鲁大学化学博士学位，1967年到1987年间任该大学教授，1987年起被聘为该大学名誉教授，自1994年起任弗吉尼亚联邦大学教授。质谱(MS)分析法是通过测定分子质量和相应的离子电荷实现对样品中分子的分析方法，最初用于分析小分子和中型分子，尽管生物大分子比水分子大上成千上万倍，比如人体内运送氧气的血红蛋白仅有千亿亿分之一克，可是如何测定出单个生物大分子的质量呢？科学家在传统的质谱分析法基础上发明了一种新方法：将成团的生物大分子拆成单个的生物大分子，并将其电离，使之悬浮在真空中，然后让它们在电场的作用下运动，不同质量的分子通过指定距离的时间不同，质量小的分子速度快些，质量大的分子速度慢些，通过测量不同分子通过指定距离的时间，就可计算出分子的质量。此种方法的难点在于生物大分子比较脆弱，在拆分和电离成团的生物大分子过程中它们的结构和成分极容易被破坏。为了敲掉这只“拦路虎”，美国科学家约翰?芬恩采取对成团的生物大分子施加强电场，日本科学家田中耕一则用激光轰击成团的生物大分子。这两种方法都非常成功促使生物大分子相互完整地分离开来，同时也被电离，这样就奠定好了科学家对生物大分子进行进一步分析的技术层面基础。科学家芬恩和田中耕的成果已经解决了“看清”生物大分子是“谁”的问题，那么瑞士科学家维特里希则解决了“看清”生物大分子是什么样子的问题。核磁共振(NMR)技术的原理是通过测定和分析受测物质对电磁波的吸收情况就可以判定原子种类，并测定原子之间的距离，并据此分析出它的三维结构。该技术已经广泛地应用到医学诊断领域。

蛋白质质谱分析的发展历史

蛋白质质谱分析的发展历史质谱法是准确测定蛋白质质量和表征蛋白质的重要方法，根据各种用途，目前市场上已开发出了多种鉴定方法和鉴定仪器，可应用于包括鉴定蛋白质及其翻译后修饰、蛋白质复合物、它们的亚基和功能的相互作用，以及蛋白质组学中蛋白质的整体测量。质谱法也可用于定位各种细胞器中的蛋白质，并鉴定不同蛋白质之间以及膜脂之间的相互作用。蛋白质质谱分析步骤图解（图片：百泰派克提供）质谱法中用于蛋白质电离的两种主要方法是电喷雾电离（ESI）和基质辅助激光解吸/电离（MALDI）。这些电离技术需要与质谱分析仪（例如串联质谱）结合使用。通常，可以通过“自上而下”的方法完整地分析蛋白质或者先将蛋白质分解成片段然后“自下而上”地对蛋白质进行分析。有时分析较大的肽片段也可使用折中的“自中而下”的分析方法。随着MALDI和ESI的发展，二十世纪八十年代，利用质谱进行蛋白质研究开始普及。这些电离技术在蛋白质表征中发挥了重要作用。基质辅助激光解吸电离（MALDI）是由Franz Hillenkamp和Michael Karas于80年代后期开发的。Hillenkamp，Karas和他们的研究人员通过将氨基酸丙氨酸与氨基酸色氨酸混合并用266 nm脉冲激光照射，使氨基酸丙氨酸离子化。尽管取得了一定进展，但直到1987年田中浩一（Koichi Tanaka）使用了“超细金属加液体基质法”，将大小为34,472 Da的蛋白质羧肽酶-A的生物分子离子化，电离技术才取得突破。 1968年，Malcolm Dole报告了电喷雾离子化法与质谱的首次联合使用。在MALDI普及的同一时期，电喷雾离子化法由开发者John Bennett Fenn公开。由于对生物大分子的鉴定和结构分析方法的研究做出的巨大贡献，John Fenn, 田中浩一及Kurt Wuthrich共同获得了2002年诺贝尔化学奖。这些电离方法极大地促进了用质谱法研究蛋白质的发展。也因为如此，蛋白质质谱在蛋白质表征中起着主导作用。本文由百泰派克整理编辑。百泰派克从事蛋白质理化性质分析及结构解析、以质谱技术为基础的蛋白质组学、代谢组学