2018/10/27 Saturday 塑造历史的谋杀案 一简•斯坦福的死亡奇案 She f of Stanford University 西加鱼中毒事件 Ciguatera Fish Poisoning
2018/10/27 Saturday 1 David Starr Jordan (1851-1931) The founding president of Stanford University Jane Elizabeth Lathrop Stanford (1828 –1905) She funded and operated the university almost single-handedly until her mysterious death in 1905 塑造历史的谋杀案 —简•斯坦福的死亡奇案 N N O O H H H H H Strychnine 西加鱼中毒事件
2018/10/27 Saturday Saxitoxin (STX) c-NH2 President Kennedy's Death A poison arrow-assisted homicide 石房龄奉素因中毒后产生麻痹性中奉效应，又称麻痹性贝奉 (Paralytic shellfish poison,PSP)。它是海洋生物中毒性最强烈的麻痹性毒 素之一，0.5mg即可使人莞命，其毒力与神经奉气沙林相网，STX在图际 条的中巴敌列为化学式器。作为潜在的化学生物战荆，长期以来为国外军 事研究单位所高度重视的主要的研究对象之 It was used by the Central ntelligence Agency,CLA)from the 1950's to 1975 in "suicide pills' Mass Spectrometry Analytical method to measure the molecular or atomic weight of samples 244 2
2018/10/27 Saturday 2 石房蛤毒素因中毒后产生麻痹性中毒效应，又称麻痹性贝毒 (Paralytic shellfish poison，PSP)。它是海洋生物中毒性最强烈的麻痹性毒 素之一， 0.5 mg即可使人毙命，其毒力与神经毒气沙林相同，STX在国际 条约中已被列为化学武器。作为潜在的化学生物战剂，长期以来为国外军 事研究单位所高度重视的主要的研究对象之一。It was used by the Central Intelligence Agency, CIA) from the 1950’s to 1975 in “suicide pills” Saxitoxin (STX) N N H N N H NH2 H2N O H OH OH H H + + 1 6 8 H H2N O 11 President Kennedy's Death A poison arrow-assisted homicide? 244 Mass Spectrometry • Analytical method to measure the molecular or atomic weight of samples
2018/10/27 Saturday 质谱是什么？ 质谱的基本概念 1、质谱是什么？Mass Spectromety 特殊的天平：称量离子的质量。 质谱学：研究气相离子结构、性质及反应行为的科学。 2、质谱能做什么？ 定性：化合物的结构—是什么？ 定量：混合物的组成一是多少？ 领城：化学、生物学、医学、药学、环境、物理、材料等 3、质谱的独到之处是什么？ 4S特性：Sensitivity灵敏Speed快速 Specificity特异Stoichiometry化学计量 What is a Mass Spectrum? 上走- 3
2018/10/27 Saturday 3 质谱是什么？ 质谱的基本概念 1、质谱是什么？ Mass Spectromety 特殊的天平：称量离子的质量。 质谱学：研究气相离子结构、性质及反应行为的科学。 2、质谱能做什么？ 定性：化合物的结构——是什么？ 定量：混合物的组成——是多少？ 领域： 化学、生物学、医学、药学、环境、物理、材料等 3、质谱的独到之处是什么？ 4S特性： Sensitivity 灵敏 Speed 快速 Specificity 特异 Stoichiometry 化学计量 246 What is a Mass Spectrum?
2018/10/27 Saturday Application of Mass Spectrometry Biotechnology:the analysis of proteins,peptides, oligonucleotides Pharmaceutical:drug discovery,combinatorial chemistry, pharmacokinetics,drug metabolism,drug degradation product analysis Clinical:Therapeutic drug monitoring,neonatal screening, haemoglobin analysis,drug testing .Environmental:Pesticides on foods,water quality,food contamination Forensie:Toxicology,identification of drugs 质谱发展史 1898 W.Wien发现带正电荷的离子束在磁场中发生偏转。 1918 Francis T第一台速度聚焦质谱仪。 他获得了1922年话 比学奖。提 种同位素的质子和中 子在结合成原子核时，具有特定的质量亏损（并非整数值）。 Joseph John Thomson (1856-1940)1906NP E (1887-i945)192NP 4
2018/10/27 Saturday 4 • Biotechnology: the analysis of proteins, peptides, oligonucleotides • Pharmaceutical: drug discovery, combinatorial chemistry, pharmacokinetics, drug metabolism, drug degradation product analysis • Clinical: Therapeutic drug monitoring, neonatal screening, haemoglobin analysis, drug testing • Environmental: Pesticides on foods, water quality, food contamination • Forensic: Toxicology, identification of drugs Application of Mass Spectrometry 248 1898 W. Wien 发现带正电荷的离子束在磁场中发生偏转。 1911 J. J. Thomson 使用简单的电场-磁场组合装置, 获得了抛 物线族的质谱, 证明了20Ne, 22Ne两种同位素的存在。 1918 Francis William Aston制得了第一台速度聚焦质谱仪。 他获得了1922年诺贝尔化学奖。提出每种同位素的质子和中 子在结合成原子核时, 具有特定的质量亏损(并非整数值)。 质 谱 发 展 史 Joseph John Thomson (1856-1940) 1906 NP F. W. Aston （1887-1945）1922 NP
2018/10/27 Saturday The man behind the mass spectrograph 气南安物到瑞士、杯成普地扣地呀清清 一起 并且在英格兰 质谱发展史 1918A.J.Dempster采用电子轰击技术使分子离子化。 1945年Arthur J.Dempster设计的质谱分析仪 250 5
2018/10/27 Saturday 5 The man behind the mass spectrograph Aston热爱运动，定期到瑞士、挪威等地参加越野滑雪、滑雪等冬季项目; 花了相 当多业余时间投入到自行车运动中。他还参与游泳、高尔夫(尤其是在剑桥与卢瑟福等 同事一起)、网球等运动，并且在英格兰、威尔士和爱尔兰举行的一些公开赛中获奖。 1909年，他到檀香山学习冲浪。出身于音乐世家的他，能够弹奏钢琴、小提琴和大提 琴，时常在剑桥演出。另外，他还热衷于在世界各地旅行。 250 1918 A. J. Dempster 采用电子轰击技术使分子离子化。 质 谱 发 展 史 1945年Arthur J. Dempster 设计的质谱分析仪
2018/10/27 Saturday 质谱发展史 1981年英国曼侧斯特大学(1934199)开发了快原子轰击电离 (Fast-atom-bombardment Mass Spectrometry,FAB-MS)应用， 较好地解决了易分解的化合物的质谱测定。 Michael Barber 质谱发展史 ug 年的居 已有十个诺灵尔美校子了与顾谦枝术的诞生和发 展以及有关应用方面的研完。 6
2018/10/27 Saturday 6 251 质 谱 发 展 史 1981年英国曼彻斯特大学(1934-1991)开发了快原子轰击电离 (Fast-atom-bombardment Mass Spectrometry, FAB-MS)应用， 较好地解决了易分解的化合物的质谱测定。 Michael Barber Wolfgang Paul (1913-1993) 1989 NP Hans Georg Dehmelt (1922-2017) 1989 NP 质 谱 发 展 史 They co-developed the non-magnetic quadrupole mass filter which laid the foundation for what is now called an ion trap. 100多年的质谱史，已有十一个诺贝尔奖授予了与质谱技术的诞生和发 展以及有关应用方面的研究
2018/10/27 Saturday 质谱发展史 “质谱学之父” Klaus Biemann 1960s麻省理工学院Klaus Biemann(1926-2016)用质谱技术鉴定了 两个具有完全相同碎片的嗓生物藏jmaline和Sarpagine,.并产生了质 谱变换技术(mass spectrometric$hift technique)。K.Biemann成为用质谱 技求蒙定天烧产物结构的开拓者。 质谱发展史 1960s质谱在天热产物的结构鉴定中得到推广。 斯坦福大学的Carl Djerassi小组已经把MS当成了结构研 究的有力工具。 254 1
2018/10/27 Saturday 7 253 1960s 麻省理工学院 Klaus Biemann（1926-2016）用质谱技术鉴定了 两个具有完全相同碎片的吲哚生物碱Ajmaline 和Sarpagine,并产生了质 谱变换技术(mass spectrometric shift technique)。K. Biemann成为用质谱 技术鉴定天然产物结构的开拓者。 质 谱 发 展 史 “质谱学之父” Klaus Biemann 254 1960s 质谱在天然产物的结构鉴定中得到推广。 斯坦福大学的Carl Djerassi小组已经把MS当成了结构研 究的有力工具。 质 谱 发 展 史
2018/10/27 Saturday How are mass spectra produced Mass Spectrometer Principles Sample lonizer Mass Analyzer Detector Data system 25 How does a mass spectrometer work? Create ions Separate ions Detections ·Ionization ·ass analyzer method -MALDI-TOF ·Mass spectrum MW Database -MALDI -Triple Quadrapole analysis -Electrospray meaidan 258 8
2018/10/27 Saturday 8 255 Mass Spectrometer Principles Ionizer Sample + _ Mass Analyzer Detector Data system How are mass spectra produced ? 256 How does a mass spectrometer work? • Ionization method – MALDI – Electrospray (Proteins must be charged and dry) • Mass analyzer – MALDI-TOF • MW – Triple Quadrapole • AA seq – MALDI-QqTOF • AA seq and MW – QqTOF • AA seq and protein modif. Create ions Separate ions Detect ions • Mass spectrum • Database analysis
2018/10/27 Saturday 质谱仪框图Components of MS 进样系统 Sample Inlet 真空系统 Ionisation 离子源 source 加速区 质量分析器Ion separation Output 检测器 Detector 25 质谱 Mass Spectroscopy ◆确定分子量MW(Low Resolution) ◆确定分子式MF(High Resolution) ◆了解分子内原子连接的详细情况 Unsaturation Number(UN) Hydrogen Deficiency Index(HDI) 268 9
2018/10/27 Saturday 9 257 计算机数据 处理系统 真空系统 加速区 进样系统 离子源 质量分析器 检测器 质谱仪框图Components of MS Ionisation source Ion separation Detector Output Sample Inlet 258 质 谱 Mass Spectroscopy 确定分子量 MW (Low Resolution) 确定分子式 MF (High Resolution) 了解分子内原子连接的详细情况 Unsaturation Number (UN) Hydrogen Deficiency Index (HDI)
2018/10/27 Saturday 如何测定生物大分子？如何离子化？ Weighing Proteins A mass spectrometer creates charged particles(ions)from molecules.Common way is to add or take away an ions: NaCl+e→NaCI NaCI→NaCt+e 259 Mass Spectroscopy ohn B.Fenp 2002年，美国科学家约输，芬思(John Bennett Fenn, 1917-2010)和日本科学家田中耕一(1959-)因为发明了对生 物大分子的质谱分析法获得了诺贝尔化学奖，约翰·芬恩对 成团的生物大分子施加强电场，田中耕一则用激光表击成 团的生物大分子。这两种方法都成功地使生物大分子相互 完整地分离，同时也被电离。它们的发明莫定了科学家对 生物大分子讲行进一步分折的基出。 10
2018/10/27 Saturday 10 259 Weighing Proteins A mass spectrometer creates charged particles (ions) from molecules. Common way is to add or take away an ions: NaCl + e- NaClNaCl NaCl+ + eIt then analyzes those ions to provide information about the molecular weight of the compound and its chemical structure. 如何测定生物大分子？如何离子化？ 260 • 2002年，美国科学家约翰•芬恩（John Bennett Fenn, 1917-2010）和日本科学家田中耕一 (1959-)因为发明了对生 物大分子的质谱分析法获得了诺贝尔化学奖，约翰•芬恩对 成团的生物大分子施加强电场，田中耕一则用激光轰击成 团的生物大分子。这两种方法都成功地使生物大分子相互 完整地分离，同时也被电离。它们的发明奠定了科学家对 生物大分子进行进一步分析的基础。 Mass Spectroscopy 田中耕一 John B. Fenn