质谱检测仪以及它们的应用范围

    长期以来，质谱技术只能用来分析一些耐热的小化合物，因为我们当时还无法有效地、温和地使样品离子化，也无法有效地在不导致样品断裂的前提下将离子化的样品从固态转变成气态。在上世纪80年代末诞生了两项技术进步，即电喷射离子化技术（electrospray ionization, ESI）和基质辅助激光解析离子化技术（matrix assisted laser desorption/ionization, MALDI）。这两项技术解决了生物大分子的离子化问题，它们的出现，极大地推动了质谱技术的发展，我们终于可以使用质谱技术来分析蛋白质组成问题了。随后又催生出了一大批新型的用于蛋白质和蛋白质组学研究领域的质谱检测仪，比如Q-Q-ToF质谱仪（Hybrid quadrupole time-of-flight instrument）和ToF-ToF质谱仪（tandem time-of-flight instrument）等（表1）。质谱仪不仅能够检测蛋白质多肽的分子量和氨基酸序列，还能发现蛋白质的结合位点以及翻译后修饰情况。在检测蛋白质多肽的分子量和氨基酸序列时，使用单级质谱仪（single-stage mass spectrometers）就足够了，而在发现蛋白质的结合位点以及翻译后修饰情况时除了进行单级质谱检测之外，还会选择特殊的离子通过碰撞对其进行裂解分析。在这种串联质谱（tandem mass spectrometry, MS/MS）检测试验中，我们可以通过对蛋白质裂解片段的分析获取详细的蛋白质结构信息。我们下面将要介绍的质谱仪都是在蛋白质研究中最常用到的仪器。这些质谱仪之间在物理原理、性能指标、操作模式以及应用范围方面各有差异。

    表1 各种常见质谱仪性能简介。表中√表示具有该功能，（√）表示可选该功能。+、++和+++分别表示可能或适度、好或很好、优秀或非常优秀。Seq表示连续的。