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espectrometría de masas

la espectrometría de masas es una poderosa técnica analítica utilizada para cuantificar materiales conocidos, una muestra, y para elucidar la estructura y las propiedades químicas de diferentes moléculas., El proceso completo implica la conversión de la muestra en iones gaseosos, con o sin fragmentación, que luego se caracterizan por su relación masa-Carga (m/z) y abundancias relativas.

esta técnica básicamente estudia el efecto de la energía ionizante sobre las moléculas. Depende de las reacciones químicas en la fase gaseosa en la que las moléculas de muestra se consumen durante la formación de especies iónicas y neutras.,

principio básico

un espectrómetro de masas genera múltiples iones de la muestra bajo investigación, luego los separa de acuerdo con su relación masa-carga específica (m / z), y luego registra la abundancia relativa de cada tipo de ion.

el primer paso en el análisis espectrométrico de masas de compuestos es la producción de iones de fase gaseosa del compuesto, básicamente por ionización de electrones. Este ion molecular sufre fragmentación. Cada ion producto primario derivado del ion molecular, a su vez, sufre fragmentación, y así sucesivamente., Los iones se separan en el espectrómetro de masas de acuerdo con su relación masa-carga, y se detectan en proporción a su abundancia. Así se produce un espectro de masa de la molécula. Muestra el resultado en forma de una gráfica de abundancia de iones versus relación masa-Carga. Los iones proporcionan información sobre la naturaleza y la estructura de su molécula precursora. En el espectro de un compuesto puro, el ion molecular, si está presente, aparece en el valor más alto de m / z (seguido de iones que contienen isótopos más pesados) y da la masa molecular del compuesto.,

componentes

el instrumento consta de tres componentes principales:

1. fuente de iones: para producir iones gaseosos a partir de la sustancia en estudio.

2. Analizador: para resolver los iones en sus características componentes de masa de acuerdo con su relación masa-Carga.

3. sistema Detector: para detectar los iones y registrar la abundancia relativa de cada una de las especies iónicas resueltas.,

además, es necesario un sistema de introducción de muestras para admitir las muestras a estudiar en la fuente de iones, manteniendo los requisitos de alto vacío (~10-6 a 10-8 mm de Mercurio) de la técnica; y se requiere una computadora para controlar el instrumento, adquirir y manipular datos, y comparar espectros con bibliotecas de referencia.,

Con todos los componentes anteriores, un espectrómetro de masa siempre debe realizar los siguientes procesos:

1. Producir iones de la muestra en la fuente de ionización.

2. separe estos iones de acuerdo con su relación masa-carga en el analizador de masa.

3. eventualmente, fragmentar los iones seleccionados y analizar los fragmentos en un segundo Analizador.,

4. detecta los iones que emergen del último analizador y mide su abundancia con el detector que convierte los iones en señales eléctricas.

5. procesar las señales del detector que se transmiten a la computadora y controlar el instrumento mediante retroalimentación.

el análisis de biomoléculas mediante espectrometría de masas

la espectrometría de masas se está convirtiendo rápidamente en un campo indispensable para el análisis de biomoléculas., Hasta la década de 1970, las únicas técnicas analíticas que proporcionaban información similar eran los métodos electroforéticos, cromatográficos o de ultracentrifugación. Los resultados no fueron absolutos, ya que se basaron en características distintas del peso molecular. Así, la única posibilidad de conocer el peso molecular exacto de una macromolécula seguía siendo su cálculo basado en su estructura química.,

el desarrollo de métodos de ionización de desorción basados en la emisión de iones preexistentes como la desorción de plasma (PD), el bombardeo atómico rápido (Fab) o la desorción láser (LD), permitió la aplicación de espectrometría de masas para analizar biomoléculas complejas.

análisis de glicanos

los oligosacáridos son moléculas formadas por la Asociación de varios monosacáridos
Unidos a través de enlaces glucosídicos. La determinación de la estructura completa de los oligosacáridos es más compleja que la de las proteínas u oligonucleótidos., Implica la determinación de componentes adicionales como consecuencia de la naturaleza isomérica de los monosacáridos y su capacidad para formar oligosacáridos lineales o ramificados. Conocer la estructura de un oligosacárido requiere no solo la determinación de su secuencia de monosacáridos y su patrón de ramificación, sino también la posición de los isómeros y la configuración anomérica de cada uno de sus enlaces glucosídicos.

Los avances en glicobiología implican un estudio exhaustivo de la estructura, La Bio-síntesis y la biología de los azúcares y sacáridos., La espectrometría de masas (MS) está emergiendo como una tecnología habilitadora en el campo de la glicómica y la glicobiología.

análisis de lípidos

Los lípidos se componen de muchas clases de diferentes moléculas que son solubles en disolventes orgánicos. La lipidómica, una parte importante de la metabolómica, constituye el análisis detallado y la caracterización global, tanto espacial como temporal, de la estructura y función de los lípidos (el lipidoma) dentro de un sistema vivo.

se han desarrollado muchas nuevas estrategias para los análisis de lípidos basados en espectrometría de masas., Las metodologías lipidómicas más populares incluyen fuentes de ionización electrospray (ESI) y analizadores de triple cuadrupolo. Mediante espectrometría de masas, es posible determinar el peso molecular, la composición elemental, la posición de ramificación y la naturaleza de los sustituyentes en la estructura lipídica.

Análisis de Proteínas y Péptidos

las Proteínas y los péptidos son polímeros lineales compone de combinaciones de los 20 aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Las proteínas sufren varias modificaciones post-traslacionales, extendiendo el rango de su función a través de dichas modificaciones.,

El término Proteómica se refiere al análisis del contenido completo de proteínas en un sistema vivo, incluyendo proteínas modificadas co-y post-traduccionalmente y variantes empalmadas. La espectrometría de masas se ha convertido en una técnica crucial para casi todos los experimentos de proteómica. Permite la determinación precisa de la masa molecular de los péptidos, así como sus secuencias. Esta información puede muy bien ser utilizada para la identificación de proteínas, secuenciación de novo, e identificación de modificaciones post-traduccionales.,

análisis de oligonucleótidos

los oligonucleótidos (ADN o ARN), son polímeros lineales de nucleótidos. Estos se componen de una base nitrogenada, un azúcar ribosa y un grupo fosfato. Los oligonucleótidos pueden sufrir varias modificaciones covalentes naturales que están comúnmente presentes en ARNt y ARNr, o antinaturales resultantes de reacciones con compuestos exógenos. La espectrometría de masas juega un papel importante en la identificación de estas modificaciones y la determinación de su estructura, así como su posición en el oligonucleótido., No solo permite la determinación del peso molecular de los oligonucleótidos, sino también de manera directa o indirecta, la determinación de sus secuencias.

software para análisis de datos Espectrométricos de masas

SimGlycan® predice la estructura de los glicanos y glicopéptidos a partir de los datos MS / MS adquiridos por espectrometría de masas, facilitando la glicosilación y los estudios de modificación post-traslacional. SimGlycan ® acepta los perfiles experimentales de MS, tanto de glicopéptidos como de glicanos liberados, los compara con su propia base de datos y genera una lista de estructuras probables., El software también admite el análisis de datos de espectrometría de masas de múltiples etapas que permite la elucidación estructural y la identificación de vías de fragmentación.

SimLipid es una innovadora herramienta de caracterización de lípidos que permite la elucidación estructural de lípidos desconocidos utilizando datos de MS / MS. El software analiza los datos espectrométricos de masas lipídicas para caracterizar y perfilar los lípidos. SimLipid también puede anotar espectros de masa con las estructuras lipídicas identificadas usando abreviaturas.