蛋白质生物大分子质谱电离技术的突破及核磁共振三维结构测定方法课件.ppt
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- 关 键 词:
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1、“看清看清”蛋白质蛋白质生物大分子质谱电离技术的突破及生物大分子质谱电离技术的突破及核磁共振三维结构测定方法的建立核磁共振三维结构测定方法的建立2002 年诺贝尔化学奖简介陈铭涛 03088003约翰约翰B芬恩芬恩(John B. Fenn)美国人, 1917 年生于纽约,1940 年在耶鲁大学获博士学位,19671987 年任耶鲁大学教授,1987 年为该校的Emeri2tus 教授,1994 年起任弗吉尼亚共同体大学教授。田中耕一田中耕一( Koichi Tanaka) 日本人,1959 年生于日本富山,1983 年在东北大学获工程学士学位,现任日本京都岛津公司分析和测量仪器部生命科学经营
2、处研究与开发工程师。库尔特库尔特维特里希维特里希( Kurt Wthrich) 瑞士人,1938 年生于瑞士阿尔贝格,1964 年在巴塞尔大学获无机化学博士学位,1980 年起在瑞士苏黎世ETH 任分子物理学教授,并兼任美国加州La Jolla 的斯克里普斯研究所结构生物学访问教授。“革命性的突破” 所有生物细菌、植物以及动物都含有包括DNA 和蛋白质在内的生物大分子。“看清”它们的真面目曾经是科学家们梦寐以求的事,如今这一梦想成为现实。瑞典皇家科学院解释说,3 位获奖者发明的方法可以帮助科学家绘制出蛋白质的三维结构图,从而“看清”蛋白质,并且了解它们是如何在细胞中发挥作用的,这项成果是“革命
3、性的突破” 。质谱分析法约翰约翰B芬恩芬恩(John B. Fenn)&田中耕一田中耕一( Koichi Tanaka)n质谱分析法是化学领域中一种非常重要的分析方法。它通过测定分子质量和相应的离子电荷实现对样品中分子的分析。n质谱分析用于生物活性分子的研究具有如下的优点:灵敏度极高,能为亚微克级试样提供信息,适用于复杂体系中痕量物质的鉴定和结构测定 。n质谱技术具有非常强的结构分析能力,并且样品用量极少(10 - 11g) 。19 世纪末科学家已经奠定了这种方法的基础,1912 年科学家约瑟夫汤普生(Joseph Thompson) 第一次利用它获得对小分子的分析结果.n不过,最初科学家只能
4、将质谱分析用于分析小分子和中型分子,由于生物大分子比水这样的小分子大成千上万倍,因而将这种方法应用于生物大分子非常困难。n虽然,相对而言生物大分子很大,但它们实际上是非常小的。例如一个人体内运送氧气的血红蛋白分子的质量仅有千亿亿分之一克(10 - 19g) ,如何测定单个生物大分子的质量呢? 方法 科学家在传统的质谱分析法基础上发明了一种新方法:首先将成团的生物大分子拆成单个的生物大分子,并将其电离,使之悬浮在真空中,然后让它们在电场的作用下运动。不同的分子通过指定距离的时间不同,质量小的分子速度快些,质量大的分子速度慢些,通过测量不同分子通过指定距离的时间,就可计算出分子的质量。这种方法的难
5、点在于生物大分子比较脆弱,在拆分和电离成团的生物大分子过程中它们的结构和成分很容易被破坏。现在,有2 种方法克服这一技术难点,其中约翰芬恩是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2 种方法电喷射离子化( ElectrosprayIonisation - ESI) 和软激光解吸附作(SoftLaser Des2orption - SLD) 技术(如图1 所示) 都成功地使生物大分子相互完整地分离,同时也被电离。他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。核磁共振n瑞士科学家库尔特维特里希则发明了“利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构法”。这种方
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