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有机质谱及其联用技术在生物医药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：Ar+（高动能的）+ Ar（热运动的）→Ar（高动能的）+ Ar+（热运动的）高动能的Ar原子束再轰击样品分子使其离子化，样品离子进入质谱。

适用于难汽化,极性强的大分子。

注意：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）1984用于质谱原理：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）MALDI可使热敏感或不挥发的化合物由固相直接得到离子。

1988原理：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，成基质离子，碰撞样品，使样品分子解吸附进入气相并得到电离，进质谱仪。

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。

1995Hillenkamp 用MALDI-TOF 测定短杆菌肽S合成酶，分子量为512000uR. Nelson 用MALDI-TOF测定单克隆人体免疫球蛋白抗体，分子量为982000u以后R.D.Smith 用ESI/FT-ICR-MS测定DNA片段，分子量为1.1 10 8 u应用范围：生物大分子的分子量测定肽序列分析（根据其质谱中的碎片离子来推导）鉴别生物大分子的构象蛋白质中二硫键、糖基化(glycosylation site)、磷酸化(phosphorylation) 连接点用ESI观察非共价键相互作用的研究I．生物大分子的分子量测定用MALDI-TOF 测定，多数只得单电荷离子，质谱图中的谱峰与样品各组分的质量数由一一对应关系。

所以MALDI-TOF-MS最适合分析多肽及蛋白质混合物。

在ESI-MS时，易形成多电荷离子[M+nH]n+或[M-nH]n-。

要确定电荷态。

a．低分辨状态下测电荷态对于任意两峰M1 =(M+n)/n M2 =(M+[n+1])/n+1 相邻两峰相差一个电荷数计算多电荷离子所带电荷数，进而换算出该离子带单电荷时的质量，一般根据多个多电荷峰计算多个质量后取平均值。

b．高分辨状态下测电荷态可分辨出单个离子峰的同位素峰，任意两峰之间质荷比的差值，计算其倒数（电荷值）。

由电荷数可计算该多电荷离子的单电荷分子离子质量。

II．肽质量指纹谱（peptide mass fingerprinting, PMF）鉴定技术蛋白质被酶切位点专一的蛋白酶水解，得到的肽片段质量图谱。

由实验测得的蛋白质酶解肽段质量数在蛋白质数据库中检索，寻找相似肽指纹谱的蛋白质。

最有效的仪器: MALDI-TOF-MS 每个谱峰代表一种肽段III. 多肽、蛋白质、DNA片段的序列分析蛋白质的一级结构：以肽链结构为基础的肽链线型序列串联质谱仪可直接测定肽段的序列，多肽被电离后，各种键会断裂，形成强度不同的离子。

肽键断裂形成b n 、y n系列离子。

推断氨基酸连接顺序。

Roepstorff 和Fohlman 建议如下式：a 、b 、c 型离子保留肽链的N 末端，电荷留在离子C 端 x 、y 、z 型离子保留肽链C 端，电荷留在离子N 端b 型和y 型离子在质谱图中较多见，丰度较高。

还会b-H 2O 和y-NH 3等离子形式与PMF 谱图相比，串联质谱技术获取的肽序列谱图相对复杂，需计算软件帮助计算识别b 、y 等个系列离子。

区别肽质谱离子来自C 端或N 端，衍生方法：N-乙酰化， 甲酯化分析肽序列方法： FAB/CIDBOC —Gly —Ala —D —Val —Leu —Ile —ObzlBOC = t-butyloxy carbonyl Bzl = benzylH 2NCCN CN CN CCOOHC R 1O R 2O R 3O R 4HH C H x 3y 3z 3x 2y 2z 2x 1y 1z 1a 1b 1c 1a 2b 2c 2a 3b 3c 3H 2NC COR 1HH 3NC CN CCOOH R 3R 4O H HHb 1y"2H H HBOC NH CH 2C ONH CH CH 3C O NH CH CH (3)2C O NH CH CH 2CH(CH 3)2NH CH C O CH(CH 3)C 2H 5C O OBzly 4y 3y 2y 1b 1b 2b 3离子类型MH MH-56 MH-100 y4 y3 y2 y1 b4 b3 b2 b1 m/z 662 606 562 505 434 335 222 441 328 229 158形成bn离子和yn 系列离子ESI/CID十七肽：NQQPLQTSGVINMKAAG Glu (Q ) Lys (K )b1-b16115 243 371 468 581 709 810 897 954 1053 1166 1280 1411 15391610 1681y”16-y”11642 1514 1386 1289 1176 1048 947 860 803 704 591 477 346 218147 76ESI/FT-ICR-MS美国1994年，用MS/MS测牛胰多肽（分子量4226u）全部肽序。

MALDI/PSDPSD为源后分解（Post-source Decay）德国人R.Kaufmann 提出。

M p m f + m n E f 较E小M p为先前离子Angiotensin IIAsp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe 八个氨基酸y”1---y” 7166 263 400 513 676 775 931b 7---b 1881 784 647 534 371 272 116串联质谱法Tandem MS （MS/MS）MS-1产生待测离子（MH）进入碰撞室，经惰性气体（He 、Ar）碰撞活化裂解（collisional activation dissociation），经MS-2分离得质谱图。

仪器可用：MALDI- Q -TOFESI-TSQMALDI-FTMSESI-FTMS寡肽：甲硫氨酸络脑菲肽ESI/MS/MS 子离子谱Tyr-Gly-Gly-Phe-Met MW 573.2y” 354.2 297.3 150.0b 425.3 278.2 211.0检测a、b、y系列离子十四肽谷氨酸纤维蛋白肽B ESI/MS/MS 子离子谱Glu-Gly-Val-Asn-Asp-Asn-Glu-Glu-Gly-Phe-Phe-Ser-Alg-Argy” 1285.5 1171.3 1056.3 942.3 813.2 684.4 627.2 480.4 333.2 z 1039.7 924.5以y系列为主的离子蛋白质非共价复合物的电喷雾质谱ESI/MS for the study of Non-covalent Complexes生物大分子之间弱的非共价键相互作用，是细胞内许多生物功能实现的基础。

如酶和底物、蛋白质-配体、蛋白质-蛋白质、抗原-抗体之间的作用。

药物分子发挥作用也要先与作用靶点结合再发挥功能。

软电离技术离子化方式柔和，不裂解，可以分析非共价结合的生物大分子复合物，具有高分析速度和灵敏度。

1）蛋白质与小分子配体相互作用肌红蛋白(myoglobin)与血红素(heme)的结合: 在近中性条件下,血红蛋白(16.9kDa)与血红素(616Da)复合物的电喷雾质谱图显示复合物(17568Da)的两个多电荷峰，带9个电荷的m/z1953，带8个电荷的m/z2197 2) 蛋白质与蛋白质相互作用蛋白质亚基之间的非共价相互作用使多肽链折叠成多聚体，形成蛋白质的四级结构。

利用电喷雾可研究形成蛋白质四级结构的亚基数目。

链酶亲和素（streptavidin，由4个含159个氨基酸残基的单体形成四聚体用ESI分析，pH2.5且含有机溶剂时，没有非共价键形成，质谱图显示为蛋白质单体的质荷比。

PH6.9的乙酸胺溶液中，质谱图显示蛋白质的四聚体质荷比。