Центр Коллективного Пользования ::: Масс-спектрометрия :: Изотопы и спектры

21.02.2011

Переименование ЦКП

центр коллективного пользования "Центр постгеномных технологий" переименован в ЦКП "Протеом человека"


03.03.2010

Новые услуги

Обновлен перечень услуг ЦКП

также изменены цены на отдельные услуги

смотрите раздел порядок работы - услуги и цены


02.06.2006

Форум

Появился форум


02.06.2006

Новая версия сайта

2 июня 2006 Начало работы новой версии сайта ЦКП Центр постгеномных технологий


Изотопы и спектры

Изотопное распределение

Разные атомы одного и того же элемента могут иметь разную массу. Это обусловлено количеством нейтронов, содержащихся в ядре атома элемента. Такие атомы называются изотопами. Изотопы могут быть стабильными и нестабильными. Количественное соотношение стабильных и изотопов одного элемента называют природным изотопным соотношением. В таблице 1 приведены стабильные изотопы атомов водорода, углерода и кислорода и их относительное содержание.

Элемент Изотопы Атомный вес, а.е.м. Относительное содержание, %
Водород 1H
2H (D)
1,007825
2,014102
99,985
0,015
Углерод 12C
13C
12,00000
13,00335
98,90
1,10
Кислород 16O
17O
18O
15,994915
16,999131
17,999160
99,76
0,04
0,20

При наблюдении масс-спектров органических соединений чаще всего приходится сталкиваться с изотопами углерода.

На рис. 1 представлен масс-спектр иона пептида [AVTRSADDPTRA] H+. Брутто-формула этого пептида C50 H86 N18 O20. Разрешение спектра 25000. Средний молекулярный вес иона равен 1260.35699252749.


Пик m/z= 1259,63 соответствует иону, в котором все атомы углерода, входящие в его состав являются атомами 12С. Такие пики принято называть моноизотопными, а массу, соответствующую этому пику называют моноизотопной массой молекулы.

Пик m/z= 1260,64 отличается от предыдущего на m δ1.01, что приблизительно равняется массе нейтрона (mn= 1.0088665 а.е.м) и соответствует иону, в котором один атом углерода является изотопом 13С, а оставшиеся 49 атомов углерода являются атомами 12С. Пик m/z= 1261,65 так же отличается от предыдущего на m δ1.01, что приблизительно равняется массе нейтрона (mn= 1.0088665 а.е.м) и соответствует иону, в котором два атома углерода являются изотопами 13С, а оставшиеся 48 атомов углерода являются атомами 12С. Относительная интенсивность пиков, соответствующих разными изотопам определяется естественным изотопным распределением.

В случае, если в состав молекулы входит большее число атомов углерода, то моноизотопный пик уже может и не быть самым интенсивным пиком в спектре. Например, если рассмотреть пептид вдвое большего размера (см. рис.2) AVTRSADDPTRAAVTRSADDPTRA, брутто формула которого соответственно C100 H170 N36 O39, то в этом случае из 100 атомов углерода 1,3 атомов будет изотопами 13С. Это означает, что большинство молекул содержат в своём составе хотя бы один атом 13С. В этом случае уже наиболее интенсивным пиком в спектре будет пик, соответствующий иону, масса которого отличается приблизительно на 1,001 от массы моноизотопного иона.


А вот в случае, когда мы перейдем к рассмотрению большой молекулы, например белка, масс-спектр однозарядного иона которого представлен на рис.3 (этот белок в 4 раза больше пептида, рассмотренного в предыдущем примере; брутто-формула белка - C400 H674 N144 O153), картина изотопного распределения будет практически симметричной. Причем, в случае больших белков моноизотопные пики могут не наблюдаться на спектре (ситуация, когда все 500 и более атомы углерода являются изотопами 12С гораздо менее вероятна, чем ситуация, в которой мы наблюдаем различные комбинации изотопов 12С и 13С).

Анализируя изотопное распределение, можно получать разлиную информацию о ионах. Например - об их заряде. Этот подход широко используется при работе с источниками, дающими многозарядные иона (например ESI). В случае, если мы например наблюдаем 2х зарядный ион пептида AVTRSADDPTRA (рис.4), т.е. ион [AVTRSADDPTRA]·2H+, то расстояние между изотопными пиками будет рано δm/z = 0,5. Для трёхзарядных ионов расстояние между изотопными пиками будет равно δm/z = 0,33 и т.д.