분광기 어플리케이션 - 질량분석

 

질량 분석법은 다양한 분자의 분자량, 조성 및 구조를 결정하는 데 사용되는 분석 기술입니다. 샘플의 원소 및 동위원소 구성에 대한 가치 있는 분석을 함으로써 화학, 생화학, 의학 및 기타 과학 분야에서 중추적인 역할을 합니다. 질량 분석의 원리와 그 적용을 탐구하고 분자 신비를 분광법을 통해 알아보겠습니다.

 

질량 분석의 원리

질량 분석법은 분자를 이온화하여 하전 입자(이온)를 형성한 다음 이러한 이온의 질량 대 전하비(m/z)를 측정하는 것을 포함합니다. 기본 원리는 다음과 같습니다:

 

이온화

전자 충격, 전기 분무 이온화(ESI) 또는 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화(MALDI)와 같은 다양한 방법을 사용하여 샘플을 기화 및 이온화합니다. 이온화는 양전하 또는 음전하를 가진 이온을 생성합니다.

 

가속 및 편향

이온은 전기장에 의해 가속된 다음 자기장에 의해 편향됩니다. 편향의 정도는 이온의 질량 대 전하 비율에 따라 달라집니다.

 

검출

편향된 이온이 검출기에 부딪혀 전기 신호를 생성합니다. 그런 다음 신호는 질량 스펙트럼으로 변환되며, 이는 서로 다른 m/z 값에서 이온의 상대적인 풍부함을 보여줍니다.

질량 분석기
질량 분석기는 이온 소스, 질량 분석기 및 검출기를 포함한 여러 구성 요소로 구성되어 있습니다. 비행 시간 (TOF), 4중극 및 이온 트랩 분석기와 같은 다양한 유형의 질량 분석기는 분해능, 질량 범위 및 정확도 면에서 다양한 기능을 제공합니다.

질량 분석법의 응용

단백질 및 펩타이드 분석

질량 분석은 단백질과 펩타이드를 식별하고 정량화하기 위해 단백질 경제학에서 널리 사용됩니다. 단백질 구조를 이해하고 번역 후 변형 및 상호 작용을 이해하는 데 도움이 됩니다.

약물의 발견과 개발

약물 대사 물질을 분석하고 잠재적인 약물 표적을 확인하고 생체 분자와의 약물 상호 작용을 연구함으로써 약물 개발에 필수적입니다.

환경 분석

질량 분석은 환경 샘플의 오염 물질과 오염 물질을 검출하기 위해 사용됩니다. 그것은 수질과 토양의 질을 모니터링하고 유해 물질의 존재를 평가하는 데 도움이 됩니다.

포렌식 사이언스

질량 분석법은 약물과 독소와 같은 알려지지 않은 물질을 식별하고 흔적 증거를 분석하는 데 사용됩니다.

동위원소 비율 분석

질량 분석은 원소의 동위원소 구성을 측정하는 데 사용되며, 방사선 탄소 연대 측정, 지질학 연구 및 대사 경로 이해에 도움이 됩니다.

어플리케이션 예시 - 질량 분석법에 의한 단백질 확인

질량 분석 적용의 구체적인 예는 단백질을 확인할 수 있습니다. 
먼저, 샘플은 펩타이드로 효소적으로 소화되며, 생성된 펩타이드 혼합물은 질량분석 분석을 거칩니다. 펩타이드는 질량분석기를 사용하여 m/z 비율에 따라 이온화되고 분리됩니다. 이온화된 펩타이드는 검출기에 도달하여 질량 스펙트럼을 생성합니다.

획득된 질량 스펙트럼은 전문 소프트웨어를 사용하여 단백질 서열 데이터베이스와 비교합니다. 소프트웨어는 펩티드의 실험 질량 값을 알려진 단백질 서열의 예상 질량 값과 일치시킵니다. 일치된 것을 분석함으로써 연구자는 원래 샘플에 존재하는 단백질을 식별할 수 있습니다.

탠덤 질량 분석 또는 MS/MS로 알려진 이 방법은 단백질 식별에 혁신을 일으켰고 단백질 연구학의 기초가 되었습니다.