Mass-spektrometriya

Elektrospray ionizatsiyasi (ESI)
Elektrosprey g'oyasi, garchi yangi bo'lmasa-da, uning yaqinda biomolekulalarga qo'llanilishi bilan yoshartirildi. Birinchi elektrosprey tajribalari 1930-yillarning oxirida Chapman tomonidan amalga oshirildi va massa spektrometriyasi uchun elektrosprey ionizatsiyasining amaliy rivojlanishi 1960-yillarning oxirida Dole tomonidan amalga oshirildi. Dole molekulalarning ko'p zaryadlanishining muhim hodisasini ham kashf etdi. Bu Fennning ishi bo'lib, oxir-oqibat elektrosprey ionizatsiyasi massa spektrometriyasining zamonaviy texnikasi va uni biologik makromolekulalar uchun qo'llashga olib keldi.
ESI ning yanada jismoniy tushuntirishi shundaki, igna kuchlanishi suyuqlikda elektr gradientini hosil qiladi, bu sirtdagi zaryadlarni ajratadi. Bu suyuqlikni ignadan Teylor konusi sifatida chiqishiga majbur qiladi. Teylor konusining uchi suyuqlik sirt tarangligi va elektrostatik itarilish teng bo'lgan va yuqori zaryadlangan tomchilar filamentni tark etadigan Rayleigh chegarasiga yetguncha filament sifatida tashqariga chiqadi. Filamentdan ajralib chiqadigan tomchilar massa analizatorining kirish qismidagi yuqori qarama-qarshi kuchlanish tufayli massa spektrometrining kirish qismiga tortiladi. Tomchi analizatorlar tomon harakatlanar ekan, sirtdagi kulomb itarishi sirt tarangligidan oshib ketadi, tomchi kichikroq tomchilarga portlaydi va natijada ionlarni chiqaradi.
1.6-rasm: Elektrosprey ionizatsiyasi (ESI) massa spektrometriyasi.
Elektrosprey ionizatsiyasi (ESI) peptidlar, oqsillar, uglevodlar, kichik oligonükleotidlar, sintetik polimerlar va lipidlar bilan muntazam ravishda qo'llaniladigan usuldir. ESI to'g'ridan-to'g'ri suyuqlik eritmasidan gazsimon ionlangan molekulalarni ishlab chiqaradi. U elektr maydoni borligida yuqori zaryadlangan tomchilarning nozik purkagichini yaratish orqali ishlaydi. (Elektrozli ionlash jarayonining tasviri 1.6 va 1.7 -rasmlarda ko'rsatilgan). Namuna eritmasi 700 V dan 5000 V gacha bo'lgan har qanday potentsialda saqlanadigan metall ko'krak uchidagi kuchli elektr maydoni hududidan püskürtülür. Potensial qo'llaniladigan ko'krak (yoki igna) eritmani tarqatish uchun xizmat qiladi. zaryadlangan tomchilarning nozik purkagichiga. Quruq gaz, issiqlik yoki ikkalasi ham atmosfera bosimida tomchilarga qo'llaniladi, bu esa har bir tomchidan erituvchining bug'lanishiga olib keladi. Zaryadlangan tomchining kattaligi kamayishi bilan uning yuzasida zaryad zichligi ortadi. Bu sirtdagi o'xshash zaryadlar orasidagi o'zaro Kulomb itarishi shunchalik katta bo'ladiki, u sirt taranglik kuchlaridan oshib ketadi va ionlar tomchidan "Teylor konusi" orqali chiqariladi. 1.7- rasm.. Yana bir imkoniyat shundaki, tomchi portlab ionlarni chiqaradi. Ikkala holatda ham paydo bo'lgan ionlar massa analizatorining vakuumiga olib keladigan elektrostatik linzalar orqali teshikka yo'naltiriladi. ESI eritmaning doimiy kiritilishini o'z ichiga olganligi sababli, u HPLC yoki kapillyar elektroforez bilan interfeys sifatida foydalanish uchun javob beradi.
1.7-rasm: Oligonukleotid (yuqori) va oqsil (pastki) ning ijobiy va salbiy ESI.
Elektrosprey ionizatsiyasi bir zaryadlangan kichik molekulalarning shakllanishiga yordam beradi, lekin ayni paytda katta molekulalarning ko'p zaryadlangan turlarini ishlab chiqarish bilan mashhur. Bu muhim hodisa, chunki massa spektrometri massa-zaryad nisbatini ( m/z ) o'lchaydi va shuning uchun ko'p zaryadlash nisbatan kichik massa diapazoniga ega bo'lgan asbob yordamida juda katta molekulalarni kuzatish imkonini beradi. Yaxshiyamki, barcha elektrosprey massa spektrometrlari bilan mavjud bo'lgan dasturiy ta'minot ko'paytiriladigan turlarning haqiqiy massasini aniqlash uchun zarur bo'lgan molekulyar og'irlik hisoblarini osonlashtiradi. 1.8 va 1.9 -rasmlarIkki xil oqsildagi turli zaryad holatlarini ko'rsating, bunda massa spektrlaridagi cho'qqilarning har biri molekulyar ionning turli zaryad holatlari bilan bog'lanishi mumkin. Ko'p zaryadlash tandem massa spektrometriyasida boshqa muhim afzalliklarga ega. Bir afzalligi shundaki, parchalanish paytida siz bir martalik zaryadlangan prekursor ionlariga qaraganda ko'p zaryadlangan prekursor ionlari bilan ko'proq fragment ionlarini kuzatasiz.
Ko'p zaryadlash: 10 000 Da protein va uning beshta zaryadga ega nazariy massa spektri 1.8-rasmda ko'rsatilgan . Proteinning massasi bir xil bo'lib qoladi, ammo m / z nisbati oqsildagi zaryadlar soniga qarab o'zgaradi. Proteinning ionlanishi odatda protonlanishning natijasi bo'lib, u nafaqat zaryadni qo'shibgina qolmay, balki qo'shilgan protonlar soniga ko'ra oqsil massasini ham oshiradi. Bu m/z ga ta'sir musbat yoki manfiy zaryadlangan molekulyar ionga olib keladigan molekulyar ionlanishning har qanday mexanizmiga, shu jumladan protonlardan boshqa zaryad tashuvchi turlarning (masalan, Na + va Cs +) qo'shilishi yoki chiqarilishiga teng ^darajada qo'llaniladi ^.). Oqsillar uchun bir nechta musbat zaryadlar kuzatiladi, oligonükleotidlar uchun esa manfiy zaryad (ESI bilan) xosdir.
Elektrosprey massa spektrometrlari molekulyar og'irlikni hisoblaydigan dasturiy ta'minot bilan jihozlangan bo'lsa-da, kompyuter ko'paytiriladigan ionlardan bunday hisoblarni qanday amalga oshirishini tushunish foydalidir. Tenglamalar 1.1 - 1.5 va 1.9-rasm oddiy tushuntirishni taklif qiladi, bu erda biz p1 va p2 qo'shni cho'qqilar deb hisoblaymiz va bitta zaryad bilan farqlanadi, bu bitta proton qo'shilishi bilan tengdir.
1.8-rasm: 10000 molekulyar og'irligi bo'lgan nazariy oqsil mos ravishda 5, 4 va 3 zaryadga ega bo'lgan ionlar bilan uchta turli tepalik hosil qiladi. Mass-spektrometr oqsil ionlarining har birini mos ravishda 2001, 2501 va 3334 da aniqlaydi. 1.9-rasm: ESI dan hosil bo'lgan miyoglobinning ko'paytiriladigan zaryadlangan ionlari. Turli cho'qqilar miyoglobinning turli xil zaryad holatlarini ifodalaydi. Molekulyar og'irlikni 1.1 - 1.3 tenglamalar yordamida aniqlash mumkin.

p = m/z p1 = (Mr + z1)/z1 p2 = {janob + (z1 - 1)}/(z1 - 1)	(1.1) (1.2) (1.3)
p - massa spektridagi cho'qqi m - ionning umumiy massasi z - umumiy zaryad Mr - oqsilning o'rtacha massasi	p1 p1 uchun m/z qiymati p2 p2 uchun m/z qiymati z1 p1 tepalikdagi zaryad
1.2 va 1.3 tenglamalarni ikkita noma'lum, janob va z1 uchun yechish mumkin. 1.9-rasmda ko'rsatilgan miyoglobinning massa spektridagi tepaliklar uchun p1=1542 va p2=1696.
1542 z1 = Janob + z1 1696 (z1 - 1) = Janob + (z1 - 1)	(1,4) (1,5)
Ikki tenglamani yechish: z1 = 11 uchun Mr = 16,951 Da