450.2017 (B-1) 1740.7500 (B-2) 1407.6462 (B-3) 1300.5116 (B-4)
质荷比范围非常宽，适合于生物大分子，灵敏度高，适合作第二级， 速度快，结构简单；分辨率随质荷比的增加而降低
四极杆质量分析器（Quadrupole Mass Analyzer）
由四跟平行的棒状电极组成而得名。相对的两个电极组成一对， 两对都带有射频电压（RF）和直流电压（DC），只是极性相反。 四极滤质器在质量选择的稳定模型下运作：在一定RF和DC下，仅
扫描速度: 离子检测速度即质谱仪获取数据的速度
扇形磁场质量分析器(Magnetic sector)
电场加速后 zV=(1/2)m2
(z-电荷；V-电压 m-质量；-速度)
磁场中 Bz = m2/r
(B-磁场强度； r-半径)
m/z=B2r2/2V
扫描B/V来获得质谱图
质量分析器使用扇型磁场，结构简单，操作方便；分辨率低
PPT纲要
蛋白质鉴定
质谱鉴定蛋白质的原理及具体流程 数据分析软件 (Sequest, X!tandem, TPP)
比较蛋白质组学
双向凝胶电泳 LC-MS/MS
2DE-MALDI-TOF/TOF
双向差异凝胶电泳(DIGE)
同位素标记技术 无标记定量技术 初分离技术--SDS-Page, antibody column, PF2D
什么是蛋白质组学
Genomics Transcriptomics
Proteomics
PPT纲要
蛋白质鉴定
质谱鉴定蛋白质的原理及具体流程 数据分析软件 (Sequest, X!tandem, TPP)
比较蛋白质组学
双向凝胶电泳 LC-MS/MS
2DE-MALDI-TOF/TOF
双向差异凝胶电泳(DIGE)
>Protein B acekdfhsadfqea sdfpkivtmeeewe nkdadnfeqwfe
>Protein C acedfhsadfqeka sdfpkivtmeeewe ndakdnfeqwfe
Calc. Tryptic Frags
acedfhsak dfgeasdfpk ivtmeeewendadnfek gwfe
>Protein C acedfhsadfqeka sdfpkivtmeeewe ndakdnfeqwfe
Mass (M+H)
4842.05 4842.05 4842.05
Tryptic Fragments
acedfhsak dfgeasdfpk ivtmeeewendadnfek gwfe
acek dfhsadfgeasdfpk ivtmeeewenk dadnfeqwfe
基于质谱的蛋白质组学实验流程
PPT纲要
蛋白质鉴定
质谱鉴定蛋白质的原理及具体流程 数据分析软件 (Sequest, X!tandem, TPP)
比较蛋白质组学
双向凝胶电泳 LC-MS/MS
2DE-MALDI-TOF/TOF
双向差异凝胶电泳(DIGE)
同位素标记技术 无标记定量技术 初分离技术--SDS-Page, antibody column, PF2D
数据验证
质谱仪框图
真空系统 加速区
计算机数据
Output
分析
进样系统 Sample Inlet
离子源
Ionisation source
质量分析器 Ion separation
检测器
Detector
离子化的方法
电子轰击电离 化学离子化 场电离，场解吸
Electron Impact Ionization, EI Chemical Ionization, CI Field Ionization FD, Field Desorption FD
acek dfhsadfgeasdfpk ivtmeeewenk dadnfeqwfe
acedfhsadfgek asdfpk ivtmeeewendak dnfegwfe
Mass List
1007.4251 (A-1) 1112.4894 (A-2) 2098.8909 (A-3) 538.2296 (A-4)
离子阱与四极杆质量分析器的原理类似，因此也称为四极离子阱 （quadrupole ion trap）
由杆和圆环形的电极（环形 排列）组成电多极。离子均 储存在离子阱中，通过增加 射频电压最高值，离子按
m/z值不断增加的顺序排出
并进入监测器，即质量-选
择不稳定型模式，m/z值与
电压相匹配的离子被排出。
but also the determination of their localization, modifications, interactions, activities, and, ultimately, their function.”
-Stan Fields in Science, 2001.
若施加一射频场，使其频率等于某m/z离子的回旋频率，则离
子就会吸收能量而激发，即称之离子回旋共振。离子会在ICR
中以某一特定的频率运动，并因此产生能被检测板（电极）检
测到的电流。由于离子频率与m/z是成比例的，被记录下来的
信号继而从时间转换为频域（傅立叶转换，FT）最终计算得到
离子的m/z。
rt
Excite Plates
蛋白质组学数据分析与实验设计
莫凡
Fan Mo Ph.D student
系统生物学平台 浙江加州国际纳米技术研究院（ZCNI）
mofan.hz@
什么是蛋白质组学
“Proteomics includes not only the
identification and quantification of proteins,
Orbitrap能彻底的即插即用，只需要380V和220V电就能工作了。 没有超导磁体，Orbitrap的体积和重量都小得多，无需液氮、液 氦及维持超导磁体的能量，一般与LTQ联用。
质谱能够告诉我们什么?
• 混合物中的蛋白质成分鉴定 • 翻译后修饰的鉴定(PTM)，如磷酸化、甲基化、糖基化 • 蛋白质相互作用关系 • 蛋白质水平表达的定量分析
一种m/z值的离子能通过滤质器。通过RF和DC的振幅的不断改变 ，四极杆按一定顺序选择某些m/z值的离子依次通过滤质器并达 到监测器，而其它m/z值离子将从过滤器中去除
++
+
+
结构简单，容易操作，价格便宜，不用磁场，真空度较低，定量能 力强；分辨率不高，速度较慢，对高质量离子有质量歧视
离子阱（ion trap）
同位素标记技术 无标记定量技术 初分离技术--SDS-Page, antibody column, PF2D
数据验证
蛋白质鉴定
•抗原抗体结合 ----蛋白免疫印迹（Western blot）；抗体芯片
•蛋白质测序法 ----N-端测序法(Edman降解)；C-端测序法（肼 解法，酶降解法）
•质谱检测 ----肽指纹图谱(酶解)；碎片化分析(串联质谱, MS/MS, MSn, Top-down; Bottom-up)
MALDI适用于生物大分 子，如肽类，核酸类化合物, 可得到分子离子峰，无明显 碎片峰。此电离方式特别适 合于飞行时间质谱议。
电喷雾电离
ElectroSpray Ionization(ESI)
主要应用于高效液相色谱HPLC与质谱仪的联用。从雾化器套 管的毛细管端喷出的带电液滴，随着溶剂的不断快速蒸发， 液滴迅速变小，表面电荷密度不断增大。由于电荷间的排斥 作用，就会排出溶剂分子，得到样品的准分子离子。通常小 分子得到带单电荷的准分子离子，而大分子则得到多种多电 荷离子，检测质量可提高几十倍，通常无碎片离子峰，只有 整体分子的峰，有利于生物大分子的质谱测定。
• 统计分析 (Statistical validation)
Peptide Mass Fingerprinting (PMF)
PMF如何产生
Sequence
>Protein A acedfhsakdfqea sdfpkivtmeeewe ndadnfekqwfe
>Protein B acekdfhsadfqea sdfpkivtmeeewe nkdadnfeqwfe
快原子轰击
Fast Atom Bombardment, FAB
基质辅助激光解析电离 Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization,
MALDI
电喷雾电离
Electrospray Ionization, ESI
大气压化学电离
Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI
数据验证
基于质谱蛋白质鉴定方法
• 一级质谱仪 (Mass Spectrometry)
– 肽指纹图谱 (Peptide Mass Fingerprinting)
• 串联质谱仪 (Tandem Mass Spectrometry)
– 图谱比对 (Spectral alignment) – 从头测序 (de novo sequencing)
性价比较高，维护方便，灵敏度高，质量范围大，可实现多极时 间上的串联质谱；一次性能在离子阱中储存的离子总数有限，定 量能力有限
傅立叶变换离子回旋共振质谱议
（Fourier transform ion cyclotron resonance, FT-ICR）
在ICR中,离子在磁场中的旋转频率与其m/z的比值是成反比。
飞行时间质谱议(time of flight,TOF)
用一个脉冲将离子源中的离子瞬间引出，经加速电压加速，它们 具有相同的动能进入漂移管，质荷比小的离子具有最快的速度因 而首先到达检测器，质荷比大的离子则最后到达检测器。