phương pháp phổ kế trọng lượng

NGUYÊ1N TH LAN HIƯƠNG đã nhi t tình hệ ướng dẫẫn góp ý giúp em hoàn thành báo cáo môn h c này... Nghiên cứu cơ sở của hóa học ion thể khí ngành hóa học về ion và chất trung tính trong ch

VI N ĐI NỆ Ệ

-o0o -THIÊT B ĐO Y SINH I

Đê tai: Phương phap ph kê tr ng lôoương

L I NÓI ĐẦỒUỜ

Hi n nay, thêế gi i ngày càng phát tri n dẫẫn đêến con ngệ ớ ể ười ngày cẫần nhiêầu nhu cẫầum i Trong đó, vi c phẫn tích các thành phẫần h p chẫết là m t trong nh ng yêu ớ ệ ợ ộ ữcẫầu vô cùng thiêết yêếu và quan tr ng Vi c phẫn tích này đem l i rẫết nhiêầu ý nghĩa ọ ệ ạth c tiêẫn vêầ nhiêầu lĩnh v c: môi trự ự ường, y têế,… M t vài ng d ng k đêến đó là: ộ ứ ụ ểtách các chẫết khác nhau ra kh i m t hôẫn h p, xác đ nh tên h p chẫết ho c điêầu ỏ ộ ợ ị ợ ặchêế các chẫết t hôẫn h p,…ừ ợ

V i mong muôến tìm hi u thêm vêầ vẫến đêầ này, chúng em đã ch n đêầ tài “Ph kêế ớ ể ọ ổtr ng lọ ượng” Qua bài t p l n chúng em đã có thêm đậ ớ ược cái nhìn chung vêầ phương pháp ph kêế tr ng lổ ọ ượng T đó, chúng em hi u rõ h n vêầ nguyên lí, cẫếu ừ ể ơt o, cách ho t đ ng cũng nh ng d ng quan tr ng c a máy ph kêế tr ng ạ ạ ộ ư ứ ụ ọ ủ ổ ọlượng Qua đó b sung kiêến th c và ng d ng trong th c têế vêầ máy Ph kêế tr ng ổ ứ ứ ụ ự ổ ọlượng.

Dù rẫết côế gắếng trong vi c tìm hi u tài li u, xong do còn nhiêầu thiêếu sót vêầ kiêến ệ ể ệth c c b n nên báo cáo còn rẫết nhiêầu h n chêế Kính mong nh n đứ ơ ả ạ ậ ược nh ng ý ữkiêến góp ý đ nhóm em hoàn thi n h n Nhóm em xin g i l i c m n chẫn thành ể ệ ơ ử ờ ả ơt i ớ PGS.TS NGUYÊ1N TH LAN HIƯƠNG đã nhi t tình hệ ướng dẫẫn góp ý giúp em hoàn thành báo cáo môn h c này ọ

Nhóm em xin chẫn thành c m n!ả ơ

M C L CỤ Ụ

Ph kêế tr ng lổ ọ ượng quyẫ đ o bayạ 3

Ph kêế tr ng lổ ọ ượng th i gian bayờ 4

2) NGUYÊN LÝ VÀ CẦU T O CHUNG C A MAY KHỒI PH ẠỦÔ [2] 6

2.1) Cẫếu t o chung c a máy khôếi phạ ủ ổ 6

Nguôần ion hóa 7

3) NG D NG C A PHỨỤỦƯƠNG PHAP PH KÊ TR NG LÔỌƯỢNG [3] 12

3.1) ng d ng trong sinh h c, y têếỨ ụ ọ 12

Xác đ nh thành phẫần protein:ị 12

DANH M C HÌNH NỤ A

Hình 1: Mô hình c b n c a m t khôếi ph kêếơ ả ủ ộ ổ 3

Hình 2: Quang ph kêế t tínhổ ừ 3

Hình 3: Ph kêế tr ng lổ ọ ượng th i gian bayờ 5

Hình 4: S đôầ cẫếu t o đ n gi n c a h thôếng khôếi phơ ạ ơ ả ủ ệ ổ 6

Xác định các hợp chất chưa biết bằng cách dựa vào khối lượng của phân tử hợp chất hay từng phân tách riêng của nó.

Xác định kết cấu chất đồng vị của cách thành phần trong hợp chất.

Định lượng lượng hợp chất trong một mẫu dùng các phương pháp khác (phương pháp khối phổ không phải là định lượng).

Nghiên cứu cơ sở của hóa học ion thể khí (ngành hóa học về ion và chất trung tính trong chân không)

Xác định các thuộc tính vật lý, hóa học hay ngay cả sinh học của hợp chất với nhiều hướng tiếp cận khác nhau.

1.2) Khối ph kêô

M t khôếi ph kêế là m t thiêết b dùng cho phộ ổ ộ ị ương pháp ph khôếi, cho ra ph khôếi ổ ổl ượng c a m t mẫẫu đ ki m tra thành phẫần c a nó Có th ion hóa mẫẫu và tách ủ ộ ể ể ủ ểcác ion c a nó v i các khôếi lủ ớ ượng khác nhau và l u l i thông tin d a vào vi c đo ư ạ ự ệđ c cạ ường đ dòng ion ộ

M t khôếi ph kêế thông thộ ổ ường gôầm 3 phẫần: phẫần nguôần ion, phẫần phẫn tích khôếi lượng, các phẫần đo đ c.ạ

Hình 1: Mô hình c b n c a m t khôối ph kếốơ ả ủ ộ ổ

1.3) Phần lo ia

Ph kếố tr ng lổ ọ ượng quỹỹ đ o baỹạ

Hình 2: Quang ph kếố t tinhổ ưMô t ho t đ ng:ả ạ ộ

Dưới tác đ ng c a đi n trộ ủ ệ ư ng gia tôếc có đi n áp U, các ion dờ ệ ư ng có đ ng ơ ộnắng:

E = qU = v2

v =

Dư i tác d ng c a t trớ ụ ủ ừ ư ng, các ion dờ ư ng chuy n đ ng theo các quyẫ đ o tròn ơ ể ộ ạbán kính r rôầi h i t trên kính nh hay detector Khi chuy n đ ng quyẫ đ o tròn, ộ ụ ả ể ộ ạion ch u tác d ng c a l c hị ụ ủ ự ướng tẫm Fht và l c ly tẫm Fự lt v i:ớ

Fht = B.z.vFlt = m

B.z.v = m = Ph kếố tr ng lổ ọ ượng th i gian baỹờ

Hình 3: Ph kếố tr ng lổ ọ ượng th i gian baỹờMô t ho t đ ng:ả ạ ộ

Bước 1: Các phẫn t đử ược ion hóa bắầng nguôần ion (ion source) v i v n tôếcớ ậ

Bước 2: các ion được chuy n qua m t quadrupole mass filter có đ dài là Lể ộ ộsau đó đêến c c colectorự

Hình 4: S đô$ câốu t o đ n gi n c a h thôống khôối phơ ạ ơ ả ủ ê ổGôầm bôến khôếi ch c nắng chínhứ :

Hệ thống nạp mẫuBuồng ion hóaBộ phân tích Bộ ghi tín hiệu

Môẫi khôếi đêầu mang m t ch c nắng quan tr ng khác nhau, nh ng quan tr ng nhẫếtộ ứ ọ ư ọtrong các khôếi – qu tim c a máy khôếi ph là b ph n phẫn ly các ion thành t ng ả ủ ổ ộ ậ ừphẫần.

Nguô$n ion hóa

◦EI (Electron Ionization) : Gia tôếc các đi n t sinh ra t vi c nung nóng dẫy ệ ử ừ ệkim lo i, gia tôếc đ va cham v i h p chẫết t o ra m ng ion.ạ ể ớ ợ ạ ả

Hình 7: ESI (Electrospraỹ Ionization)

◦MALDI – MS : S d ng chẫết nêần v i lử ụ ớ ượng phẫn t l n, sau đôế chiêếu x ử ớ ạbắầng laser dẫẫn đêến s hóa h i, t o ra s trao đ i proton dẫẫn t i t o ra ion cẫầnự ơ ạ ự ổ ớ ạkh o sát.ả

Hình 8: MALDI – MSB phân tichộ

B phẫn tích là tính nắng đ c tr ng c a t ng lo i máy khôếi ph ộ ặ ư ủ ừ ạ ổ

◦B phẫn tích h i t đ n: S d ng t trộ ộ ụ ơ ử ụ ừ ường đ điêầu khi n quyẫ đ o bay ể ể ạtheo khôếi lượng.

◦Electron Multiplier: Các ion đ p vào dynode b c ra electron và tiêếp t c đ p ậ ứ ụ ậvào các l p tiêếp theo đ t o thành dòng đ l n.ớ ể ạ ủ ớ

◦Array detector: S v i b phẫn tích Td ngime-of-Flight, multichannel ử ớ ộ ụ

2.2) Nguyên lý c a may khối phủô

Nế$n t ngả

Chuyển các hợp chất chưa biết sang trạng thái ion

Sử dụng sự khác nhau trong khối lượng phần tử trong từng thành phần của hợp chất.

Sử dụng tác động của điện từ trường và các định luật vật lý để phân tách ion.Gia tốc hạt và điều hướng di chuyển các ion và thu về bằng các đầu đọc điện tử.

◦Th nhẫết, hai kĩ thu t ion hóa dùng cho các phẫn t l n ch làm vi c tôết khi ứ ậ ử ớ ỉ ệmà hôẫn h p t các thành phẫần có cẫếu t o gẫần giôếng, trong khi trong các mẫẫu ợ ừ ạsinh h c, các protein khác nhau thọ ường là có lượng khác bi t nhau l n.ệ ớ Khôếi Ph c a nêếu hôẫn h p đổ ủ ợ ược ion hóa dùng phương pháp phun ion (ESI) hay MALDI, thì nh ng protein d ng mà d th a nhiêầu có xu hữ ạ ư ừ ướng gi m tín hi u ả ệso v i nh ng cái ít d th a h n ớ ữ ư ừ ơ

◦Vẫến đêầ th hai, quang ph khôếi t hôẫn h p ph c t p là rẫết khó đ nghiên ứ ổ ừ ợ ứ ạ ể

c u do có quá nhiêầu thành phẫần ph c h p Đó là vì v i tác đ ng c a enzym, ứ ứ ợ ớ ộ ủm t protein t o ra hàng lo t s n ph m peptit gi i quyêết vẫến đêầ này.ộ ạ ạ ả ẩ ảHai phương pháp đượ ử ục s d ng r ng rãi đ phẫn m nh protein, hay các s n ộ ể ả ảph m peptit t s tác đ ng c a enzyme:ẩ ừ ự ộ ủ

◦ Ph ương pháp đẫầu tiên seẫ phẫn m nh toàn b protein và đả ộ ượ ọc g i là đi n ệchuy n gel hai chiêầu (2-DE: two-dimensional gel electrophoresis).ể

◦ Phương pháp th hai, ghi sắếc l ng hi u nắng cao (HPLC) đứ ỏ ệ ược dùng v i cácớphẫn m nh peptit sau khi protein phẫn tách b i tác đ ng c a enzym Trong ả ở ộ ủm t sôế tình huôếng, có th cẫần ph i kêết h p c hai phộ ể ả ợ ả ương pháp Các vêết gel được xác đ nh trên 2D Gel thị ường là thu c vêầ m t protein Nêếu cẫần biêết đ nh ộ ộ ịdanh c a protein đó, thì có th xem xét vêết gel đó Khôếi peptit kêết qu t tác ủ ể ả ừđ ng c a enzym lên protein có th độ ủ ể ược xác đ nh bắầng khôếi ph dùng lẫếy dẫếu ị ổkhôếi peptit Nêếu thông tin này không cho phép xác đ nh danh tính c a protein ị ủm t cách chính xác, các peptit c a nó có th xem là thu c vêầ đo ph khôếi ộ ủ ể ộ ổtandem.

Vi c xác đ nh đ c tính c a hôẫn h p protein dùng HPLC/MS còn đệ ị ặ ủ ợ ượ ọc g i là shotgun proteomics và mudpit M t hôẫn h p là kêết qu c a s tác đ ng c a ộ ợ ả ủ ự ộ ủenzym lên hôẫn h p protein seẫ đợ ược phẫn m nh theo m t hay hai bả ộ ước bắầng ghisắếc l ng Chẫết tách r a t giai đo n ghi sắếc có th ho c là tr c tiêếp đ a vào ỏ ử ừ ạ ể ặ ự ưmáy đo ph khôếi thông qua ion hóa phun đi n t (ESI), hay tách ra thành m t ổ ệ ử ộlo t các vêết nh đ s d ng sau này trong phẫn tích khôếi bắầng MALDI.ạ ỏ ể ử ụ Có 2 cách chính trong khôếi ph đ lẫếy mẫẫu protein:ổ ể

◦Lẫếy mẫẫu khôếi peptit (PMF)◦Tandem MS

Lẫếy dẫếu khôếi peptit (PMF): dùng khôếi c a các peptit đã phẫn gi i làm đẫầu vào đ ủ ả ểtìm kiêếm trong CSDL c a các khôếi đã biêết trủ ướ ừc t danh sách các protein đã biêết Nêếu m t chuôẫi protein trong danh sách tham kh o trùng kh p v i giá tr th ộ ả ớ ớ ị ửnghi m thì có lí do đ tin rắầng protein đó có tôần t i trong mẫẫu gôếc.ệ ể ạ

Tandem MS: đang tr thành m t phở ộ ương pháp th nghi m ph biêến đ xác ử ệ ổ ểđ nh protein Phẫn ly do va ch m (CID) đị ạ ược dùng trong các ng d ng chính đ ứ ụ ểkh i t o m t t p các phẫn m nh t m t ion peptit c th Quá trình phẫn tách ở ạ ộ ậ ả ừ ộ ụ ể

ch yêếu d a vào các chêế ph m phẫn tách đ b gãy liên kêết peptit Vì s đ n ủ ự ẩ ể ẻ ự ơgi n c a vi c phẫn tách này, nó có th dùng khôếi c a các phẫn m nh quan sát ả ủ ệ ể ủ ảđượ ểc đ so trùng CSDL c a các khôếi đã biêết v i m t hay nhiêầu chuôẫi peptit.ủ ớ ộ

Kêt lu nậ

Sau m t th i gian tìm hi u thì nhóm đã có nh ng thu ho ch đáng k vêầ m t kiêến ộ ờ ể ữ ạ ể ặth c Các b n trong nhóm đã hi u đứ ạ ể ược vêầ ph kêế tr ng lổ ọ ượng cũng nh ng ư ứd ng c a ph kêế trong đ i sôếng ụ ủ ổ ờ

Nhìn chung, phẫần làm vi c c a nhóm trong phẫần l n th i gian là tệ ủ ớ ờ ương đôếi thành công, m c dù có nhiêầu h n chêế và thiêếu sót Vì v y, rẫết mong s đóng góp ý kiêến ặ ạ ậ ực a thẫầy đ đêầ tài đủ ể ược hoàn thi n h n Chúng em xin chẫn thành c m n!ệ ơ ả ơ