Name: tandem mass spectrometry for biomolecule analysis
Uploaded: 2023-04-30T06:31:22.000Z
Duration: 7 min 9 s
Channel: JoVE

K12 Standards

Next Generation Science Standards

High School

Physical Science

waves-and-their-applications-in-technologies-for-information-transfer

Waves and Their Applications in Technologies for Information Transfer

HS-PS4-5

Tandem Mass Spectrometry

탠덤 질량 분석에서 관심있는 생체 분자는 생물학적 샘플에서 분리 된 다음 그 구성 및 서열을 해명하기 위해 여러 하위 단위로 단편화됩니다. 이것은 일련의 질량 분광기를 갖는 것으로 달성된다. 첫 번째 분광계는 특정 질량의 샘플을 이온화하고 충전 비율을 필터링합니다. 그런 다음 여과된 이온이 조각화되어 두 번째 질량 분광계로 전달되어 파편이 분석됩니다.
이 비디오는 질량 대 비율 선택 및 해리 방법을 포함하여 탠덤 질량 분석법의 원리를 소개합니다. 또한 충돌 유발 해리와 탠덤 질량 분광법을 사용하여 생화학 화합물을 분석하는 일반적인 절차가 도시되어 있다. 응용 분야는 선택 반응 모니터링, 단백질 번역 후 수정 의 결정 및 혈액에서 tacrolimus 수준의 검출을 다룹니다.

탠덤 질량 분석

탠덤 질량 분석에서 관심있는 생체 분자는 생물학적 샘플에서 분리 된 다음 그 구성 및 서열을 해명하기 위해 여러 하위 단위로 단편화됩니다. 이것은 일련의 질량 분광기를 갖는 것으로 달성된다. 첫 번째 분광계는 특정 질량의 샘플을 이온화하고 충전 비율을 필터링합니다. 그런 다음 여과된 이온이 조각화되어 두 번째 질량 분광계로 전달되어 파편이 분석됩니다.
이 비디오는 질량 대 비율 선택 및 해리 방법을 포함하여 탠덤 질량 분석법의 원리를 소개합니다. 또한 충돌 유발 해리와 탠덤 질량 분광법을 사용하여 생화학 화합물을 분석하는 일반적인 절차가 도시되어 있다. 응용 분야는 선택 반응 모니터링, 단백질 번역 후 수정 의 결정 및 혈액에서 tacrolimus 수준의 검출을 다룹니다.
<div class="chapter_text" id="script_0">
탠덤 질량 분광법은 생체 분자를 먼저 분리한 다음 화학 적 구성의 측면을 결정하기 위해 여러 단계의 질량 분광법을 연결합니다. 생체 분자는 크고 복잡한 구조를 가지고 있어 분자 구성을 결정하기가 어렵습니다. 탠덤 질량 분석법은 나중에 여러 하위 단위로 단편화되는 관심 있는 분자를 선택하여 식별 및 서열을 해명하는 데 도움이 됩니다. 이 비디오는 탠덤 질량 분석법, 일반적인 절차 및 생화학에 대한 사용의 일부를 보여줍니다.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_1">
탠덤 질량 분석법은 샘플을 이온으로 변환하는 이온 소스와 질량 대 전하 비율을 기반으로 이온을 분리하는 질량 분석기로 전형적인 질량 스펙 계측기로 시작됩니다. 일반적인 질량 분석기, 쿼드러폴은 특정 비율을 가진 이온만 허용하고, 다른 사람들은 장치의 막대에 충돌한다. 전구체 이온이라고 불리는 종은 관심의 생체 분자입니다. 이온은 충돌 셀, 일반적으로 예측 가능한 패턴으로 이온을 단편화하는 데 에너지가 적용되는 또 다른 쿼드러폴로 이동합니다.
이러한 조각은 이러한 "제품 이온"을 구분하는 비행 시간과 같은 다른 질량 분석기로 이동합니다. 제품 이온은 일반 MS 기기에서와 같이 검출기로 전송됩니다. 알 수 없는 단백질의 경우, 결과 스펙트럼에는 수많은 겹치는 단편이 포함되어 있어 생체 분자의 확실한 완전한 서열을 생성하기가 어렵습니다. 그러나, 스펙트럼 패턴은 주어진 단백질에 대 한 고유. 분석 소프트웨어는 스펙트럼을 알려진 펩티드 서열의 데이터베이스와 비교하여 겹치는 단편으로부터 알 수 없는 단백질을 해명한다.
시료와 원하는 조각화 정도에 따라 여러 조각화 방법이 가능합니다. 조각화 패턴은 에너지가 전송되는 방법, 그 양 및 전구체 이온을 통해 분배되는 방법에 따라 달라집니다. 에너지는 중성 입자, 방사선 또는 전자를 통해 전달될 수 있다. 중성 원자를 사용하여, 충돌 유도 해리 또는 CID에게 불린 프로세스는, 주로 아미노산 사이 펩티드 결합에서 갈라, 그들의 식별에 이상적입니다.
이제 기술의 기본이 적용되었으므로, 박테리아 세포 봉투의 구성 요소를 연구하는 데 사용되는 CID 탠덤 질량 분광법을 살펴 보겠습니다.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_2">
모든 질량 분광 실험과 마찬가지로 첫 번째 단계는 샘플을 이온화하는 것입니다. 생체 분자의 경우, 이것은 전형적으로 매트릭스 보조 레이저 탈착 또는 전기 스프레이 이온화로 수행됩니다. 전구체 이온 신호는 이온 광학의 튜닝에 의해 최적화됩니다. 완료되면 대상이 격리되고 CID와 같은 조각화 메서드가 선택됩니다.
전구체 이온을 충돌 셀로 가속화하는 적용 된 전압의 강도는 단편화 정도에 영향을 미칩니다. 이 전압은 전구체가 가장 높은 제품 이온에 비해 약 10 % 풍부 할 때까지 증가합니다. 충분한 신호 대 잡음 비율이 달성될 때까지 여러 스펙트럼을 획득하고 평균화합니다. 필요한 검사 수는 원래 전구체 이온의 신호 강도에 따라 달라지며 3에서 300까지 다양할 수 있습니다.
이 예에서 의질과, 대장균 K-12에서 지질 A는 CID 후에 19개의 주요 단편이 있었습니다. 지질 A의 일반 구조는 잘 알려져 있어 소프트웨어가 샘플에서 특정 조성물을 재구성할 수 있습니다.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_3">
이제 우리는 절차를 보았으니, 탠덤 질량 분석법이 생화학에 사용되는 몇 가지 방법을 살펴 봅시다.
탠덤 질량 분석의 일반적인 스캐닝 모드는 반응 모니터링 또는 SRM을 선택합니다. SRM에서 질량 분석기는 특정 전구체 및 제품 이온에 중점을 둔 선택된 질량 대 전하 비율로 고정됩니다. SRM의 높은 수준의 감도 때문에, 알려진 농도의 펩티드 표준의 스펙트럼을 이용하고 알 수없는 샘플의 스펙트럼을 활용할 수 있으며, 관심있는 단백질을 정량화 할 수 있습니다.
단백질은 일반적으로 번역 후에, 일반적으로 메틸 단, 인산염 단, 또는 글리칸으로 알려져 있는 설탕과 같은 기능성 단의 추가에 의해 변형됩니다. 이들은 세포 신호 프로세스에서 중요합니다, 세포가 서로 통신하는 방법을 해명합니다. 탠덤 질량 분석법은 단백질을 더 작은 성분으로 단편화하기 때문에, PTM의 위치를 특정 단편 또는 아미노산으로 결정할 수 있다. 아세틸화 및 트리메틸화와 같은 일부 수정은 질량만으로 구별하기 어렵기 때문에 크로마토그래피 분리는 질량 분광법 전에 수행됩니다.
환자의 혈액에 있는 많은 분석체는 일반적인 질량 분석법에 대한 검출의 한계 이하의 농도에서 찾아낸다. SRM의 또 다른 장점은 하나의 제품 이온을 제외한 모든 제품을 폐기하여 감도를 높이고 검출 제한을 최대 100배까지 향상시키는 것입니다. 이 예에서, 면역 억제제 약, tacrolimus는, 1 ng/mL의 수준에서 검출될 수 있었습니다.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_4">
당신은 탠덤 질량 분석에 JoVE의 비디오를 보았다. 이 비디오는 악기의 이론을 설명하고, 일반적인 절차를 거쳤으며, 기술이 현재 활용되고 있는 몇 가지 방법을 설명했습니다. 시청해 주셔서 감사합니다!
</div>

In tandem mass spectrometry a biomolecule of interest is isolated from a biological sample, and then fragmented into multiple subunits in order to help ...

탠덤 질량 분석법은 여러 단계의 질량 분석법을 연결하여 먼저 생체 분자를 분리한 다음 화학적 구성의 측면을 결정합니다. 생체 분자는 크고 복잡한 구조를 가지고 있어 분자 구성을 결정하기 어렵습니다. 탠덤 질량 분석법은 나중에 여러 소단위로 단편화되는 관심 분자를 선택하여 식별 및 염기서열을 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 비디오는 탠덤 질량 분석법의 개념, 일반적인 절차 및 생화학에서의 일부 용도를 보여줍니다. 탠덤 질량 분석법은 일반적인 질량 분석기로 시작하며, 시료를 이온으로 변환하는 이온 소스와 질량 대 전하 비율에 따라 이온을 분리하는 질량 분석기를 사용합니다. 일반적인 질량 분석기인 Quadrupole은 특정 비율의 이온만 통과시키는 반면 다른 이온은 장치의 막대에 충돌합니다. 전구체 이온(precursor ion)이라고 불리는 통과할 수 있는 종은 관심 있는 생체 분자입니다. 이온은 일반적으로 다른 사중극자인 충돌 셀로 이동하여 예측 가능한 패턴으로 이온을 조각화하기 위해 에너지가 가해집니다. 이러한 단편은 time-of-flight와 같은 다른 질량 분석기로 이동하여 이러한 "생성물 이온"을 분리합니다. 그런 다음 생성물 이온은 일반 MS 기기에서와 같이 검출기로 보내집니다. 알려지지 않은 단백질의 경우, 생성된 스펙트럼에는 수많은 중첩 단편이 포함되어 있어 생체 분자의 결정적이고 완전한 염기서열을 생성하기가 어렵습니다. 그러나 스펙트럼 패턴은 주어진 단백질에 대해 고유합니다. 분석 소프트웨어는 스펙트럼을 알려진 펩타이드 염기서열의 데이터베이스와 비교하여 중첩된 단편에서 알려지지 않은 단백질을 규명합니다. 시료 및 원하는 단편화 정도에 따라 여러 단편화 방법이 가능합니다. 단편화 패턴은 에너지가 어떻게 전달되는지, 에너지의 양, 그리고 전구체 이온을 통해 어떻게 분포되는지에 따라 달라집니다. 에너지는 중성 입자, 방사선 또는 전자를 통해 전달될 수 있습니다. 충돌 유도 해리(collision-induced dissociation, CID)라고 하는 과정인 중성 원자를 사용하면 주로 아미노산 사이의 펩타이드 결합을 절단하여 아미노산 식별에 이상적입니다. 이제 이 기술의 기초를 다루었으므로 박테리아 세포 외피의 구성 요소를 연구하는 데 사용되는 CID 탠덤 질량 분석법을 살펴보겠습니다. 모든 질량 분석 실험과 마찬가지로 첫 번째 단계는 샘플을 이온화하는 것입니다. 생체 분자의 경우, 이는 일반적으로 매트릭스 보조 레이저 탈착 또는 전기 분무 이온화로 수행됩니다. 그런 다음 전구체 이온 신호는 이온 광학 장치를 조정하여 최적화됩니다. 완료되면 대상이 격리되고 CID와 같은 단편화 방법이 선택됩니다. 충돌 셀로의 전구체 이온을 가속하는 인가 전압의 강도는 단편화 정도에 영향을 미칩니다. 이 전압은 전구체가 가장 높은 생성물 이온에 비해 약 10% 존재할 때까지 증가합니다. 충분한 신호 대 잡음비가 달성될 때까지 다중 스펙트럼을 획득하고 평균화합니다. 필요한 스캔 횟수는 원래 전구체 이온의 신호 강도에 따라 달라지며 범위는 3에서 300까지입니다. 이 예시의 분석물인 대장균 K-12의 지질 A는 CID 이후 19개의 주요 단편을 가지고 있었습니다. 지질 A의 일반적인 구조는 잘 알려져 있어 소프트웨어가 샘플의 특정 조성을 재구성할 수 있습니다. 지금까지 절차를 살펴보았으니, 이제 탠덤 질량 분석법이 생화학에서 사용되는 몇 가지 방법을 살펴보겠습니다. 탠덤 질량 분석법의 일반적인 스캐닝 모드는 selected reaction monitoring(SRM)입니다. SRM에서 두 질량 분석기는 모두 특정 전구체 및 생성물 이온에 초점을 맞춰 선택된 질량 대 전하 비율로 고정됩니다. SRM의 높은 감도로 인해 알려진 농도의 펩타이드 표준물질 스펙트럼을 활용하고 알려지지 않은 샘플의 스펙트럼과 비교할 수 있으므로 관심 단백질을 정량화할 수 있습니다. 단백질은 일반적으로 번역 후에 변형되며, 일반적으로 메틸기, 인산기 또는 글리칸으로 알려진 당과 같은 작용기의 첨가에 의해 변형됩니다. 이는 세포 신호 전달 과정에서 중요하며, 세포가 서로 어떻게 소통하는지 설명합니다. 탠덤 질량 분석법은 단백질을 더 작은 구성 요소로 조각화하기 때문에 특정 단편 또는 아미노산에 대한 PTM의 위치를 결정할 수 있습니다. 아세틸화(acetylation) 및 트리메틸화(trimethylation)와 같은 일부 변형은 질량만으로는 구별하기 어렵기 때문에 크로마토그래피 분리는 질량 분석 전에 수행됩니다. 환자의 혈액 내 많은 분석물은 일반적인 질량 분석법의 검출 한계 이하의 농도에서 발견됩니다. SRM의 또 다른 장점은 하나의 생성물 이온을 제외한 모든 이온을 버리기 때문에 감도가 증가하고 검출 한계가 하한을 최대 100배까지 높일 수 있다는 것입니다. 이 예에서 면역억제제인 tacrolimus는 1ng/mL 수준에서 검출될 수 있습니다. 탠덤 질량 분석법에 대한 JoVE의 비디오를 방금 시청하셨습니다. 이 비디오는 기기의 이론을 설명하고, 일반적인 절차를 살펴보고, 이 기술이 현재 활용되고 있는 몇 가지 방법을 설명했습니다. 시청해 주셔서 감사합니다!

Education

교육

JoVE Science Education

Chemistry

화학

Biochemistry

생화학

tandem mass spectrometry for biomolecule analysis

Tandem mass spectrometry is used to isolate a biomolecule and break it into smaller pieces so its makeup can be studied. Because biomolecules often have large, complex structures, it can be hard to identify their molecular composition and sequence from a single measurement. By linking mass spectrometers in series, the technique first selects one ion and then analyzes the fragments it produces.

The process starts with an ion source that converts the sample into ions. A mass analyzer then separates those ions by their mass-to-charge ratio, also called m/z. In a quadrupole, only ions with a chosen m/z pass through, while the others strike the rods. The selected precursor ion is the molecule of interest.

That ion moves into a collision cell, often another quadrupole, where energy breaks it apart in a predictable pattern. The fragments, called product ions, then enter a second mass analyzer such as a time-of-flight instrument. After separation, the detector records the signals. For an unknown protein, the spectrum can contain many overlapping fragments, but the pattern is still unique. Software can compare it with a database of known peptide sequences to identify the protein.

Different fragmentation methods can be used depending on the sample and the level of detail needed. The outcome depends on how energy is transferred, how much is transferred, and how it spreads through the precursor ion. Energy may come from neutral particles, radiation, or electrons. With collision-induced dissociation, or CID, neutral atoms are used and the peptide bond between amino acids is usually cleaved, which helps with identification.

CID tandem mass spectrometry can also be used to study a bacterial cell envelope component. In that example, the sample is first ionized by matrix assisted laser desorption or electrospray ionization. The precursor ion signal is then optimized by tuning the ion optics, and the target is isolated before CID is selected. The applied voltage controls how much fragmentation occurs, and it is increased until the precursor is about 10% as abundant as the highest product ion. Multiple scans are collected and averaged until the signal-to-noise ratio is strong enough. For lipid A from Escherichia coli K-12, 19 major fragments were observed, and its known structure let software reconstruct the composition.

Tandem mass spectrometry is also used for selected reaction monitoring, or SRM. In SRM, both mass analyzers are fixed to a chosen m/z so the instrument focuses on specific precursor and product ions. This high sensitivity makes it useful for comparing peptide standards of known concentration with unknown samples to measure proteins of interest. The method is also helpful for detecting post-translational modifications, or PTMs, such as methyl groups, phosphate groups, and sugars called glycans, which play roles in cell signaling. Because the sample is broken into smaller pieces, the modification can sometimes be placed on a specific fragment or amino acid.

Some PTMs, such as acetylation and trimethylation, are hard to tell apart by mass alone, so chromatographic separation is done before mass spectrometry. SRM can also improve detection of very low-level compounds in blood. By removing all but one product ion, it can raise sensitivity and lower the detection limit by up to 100 fold. In the example shown, the immunosuppressant tacrolimus was detected at 1 ng/mL.

Tandem Mass Spectrometry for Biomolecule Analysis

tandem-mass-spectrometry-for-biomolecule-analysis

dialysis: diffusion based separation

Dialysis for Buffer Exchange in Biochemistry

Dialysis is a common biochemistry technique for buffer exchange and desalting. It separates molecules by diffusion through a semipermeable membrane, which lets small molecules pass while holding larger biomolecules inside the sample. The membrane is the key part of the setup. Its pores create a molecular weight cutoff, so a membrane such as a 10 kDa membrane usually keeps molecules larger than 10 kilodaltons inside. This cutoff is not exact, because membranes have a range of pore sizes.

enzyme assays and kinetics

Measuring Enzyme Reaction Rates

Enzyme reaction rates can be measured with assays that track how substrate or product levels change over time. Enzymes are proteins, or sometimes RNAs, that speed up chemical reactions by lowering the activation energy needed to start them. They act on a specific substrate and help form a product that supports life processes. Enzymatic reactions are often described in three steps. First, the substrate binds to the enzyme active site and forms an enzyme-substrate complex. That complex can fall...

maldi-tof mass spectrometry

How MALDI-TOF Reads Biomolecules

MALDI-TOF mass spectrometry reads biomolecules by using a laser, a matrix, and a time-of-flight analyzer. MALDI, or matrix-assisted laser desorption ionization, helps fragile molecules keep their structure while they are moved into the mass analyzer. The analyzer then separates compounds based on size and charge. In MALDI, the sample is mixed into a matrix, usually an organic compound with aromatic and conjugated double bonds. A laser pulse strikes the spot, and the matrix absorbs most of the...

tandem mass spectrometry

Tandem mass spectrometry is used to isolate a biomolecule and break it into smaller pieces so its makeup can be studied. Because biomolecules often have large, complex structures, it can be hard to identify their molecular composition and sequence from a single measurement. By linking mass spectrometers in series, the technique first selects one ion and then analyzes the fragments it produces. The process starts with an ion source that converts the sample into ions. A mass analyzer then...

protein crystallization

Protein Crystals for Structure Analysis

Protein crystals help scientists study protein structure and function. A crystal is a solid lattice made from purified protein molecules. These crystals are useful in structural biology because they reveal details that methods like mass spectrometry and SDS-PAGE cannot show on their own. Protein crystallization is paired with recombinant protein expression and x-ray diffraction to support this work. The process starts with a large amount of very pure protein. Researchers often make that...

chromatography-based biomolecule purification methods

chromatography-based-biomolecule-purification-methods

Protein Purification with SEC and IMAC

Protein purification with size-exclusion chromatography and affinity chromatography helps isolate biomolecules from complex mixtures. These methods are common in biochemistry because purified samples are needed before a biomolecule’s properties and activity can be studied. The video focuses on the principles behind size-exclusion chromatography, affinity chromatography, and immobilized metal affinity chromatography, or IMAC. Size-exclusion chromatography, or SEC, separates molecules by size. A...

two-dimensional gel electrophoresis

Protein Mapping with 2D Gel Electrophoresis

Protein mapping with 2D gel electrophoresis separates complex protein mixtures across two steps. The method combines isoelectric focusing, or IEF, with sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, or SDS-PAGE. Together, these methods can resolve thousands of biomolecules from a single sample by their isoelectric point and molecular weight. The first dimension is IEF. Each protein has an isoelectric point, or pI, which is the pH where its net charge is zero. Proteins are loaded...

metabolic labeling

Tracking Cell Chemistry with Metabolic Labels

Metabolic labeling tracks cell chemistry by using chemical analogs that cells take up and build into biomolecules. These labels help scientists follow biochemical changes and modifications inside cells. The labeled products can then be studied with tools such as SDS-PAGE and NMR to learn more about metabolic pathways. Several labeling strategies are shown here. Isotopic labeling uses analogs that match the natural molecule but contain uncommon isotopes, such as carbon-13 and nitrogen-15 in an...

electrophoretic mobility shift assay (emsa)

electrophoretic-mobility-shift-assay-emsa

Detecting Protein-DNA Binding by EMSA

Electrophoretic mobility shift assay, or EMSA, is a biochemical method used to detect binding between proteins and nucleic acids. It is also called a gel shift assay. The test compares how a labeled nucleic acid moves through a gel before and after it binds a protein. EMSA is used to see whether a specific protein binds to a specific nucleic acid. First, the nucleic acid is labeled to make a probe. The transcript describes radioactive phosphorus-32 as a common label. The probe is then mixed...

photometric protein determination

Measuring Protein Concentration with Absorbance

Measuring protein concentration with absorbance is a key step in many biochemical assays. Photometric methods use the fact that samples with more light-absorbing material transmit less light. Because concentration and absorption are directly related, this makes it possible to measure an unknown sample. The core idea comes from the Beer-Lambert Law. This law states that the concentration of a light-absorbing species is proportional to its absorbance. The video also introduces the Bradford assay...

density gradient ultracentrifugation

Sucrose Gradient Separation in an Ultracentrifuge

Sucrose gradient separation in an ultracentrifuge is a lab method for isolating cell parts and biomolecules. It uses differences in density to make particles sink or rise in a liquid. A high-speed ultracentrifuge speeds up this process so components can be separated without destroying them. The basic idea starts with a suspension, which is particles mixed in a liquid solvent. Particles that are denser than the solvent sediment, while less dense particles float. A rotor inside the...

co-immunoprecipitation and pull-down assays

co-immunoprecipitation-and-pull-down-assays

Protein Interaction Capture Methods in Cells

Co-immunoprecipitation and pull-down assays are laboratory methods used to capture stable protein-protein interactions. Protein-protein interactions help control many biological functions, but many of them have not yet been identified. These assays are related to immunoprecipitation, which isolates a target protein from a mixed sample using an antibody. In co-immunoprecipitation, or CoIP, an antibody binds the target protein, and that protein is already attached to another protein that the...

reconstitution of membrane proteins

Membrane Proteins in Liposome Models

Membrane proteins can be moved into liposome models so their function can be studied outside a cell. Reconstitution means restoring an isolated biomolecule to a working form. For membrane proteins, that usually means placing a purified protein into an artificial lipid membrane. Cell membranes are made mainly of phospholipids and membrane proteins. The phospholipids form a bilayer with hydrophilic phosphate heads facing water and hydrophobic fatty acid tails facing inward. Some membrane...

f&#246;rster resonance energy transfer (fret)

FRET as a Molecular Ruler in Cells

Föster resonance energy transfer, or FRET, is a way to study close-range biochemical interactions using light-emitting molecules. A donor fluorophore can pass energy to an acceptor fluorophore when their emission and absorption spectra overlap. This transfer happens only when the pair is very close together, usually within 10 nm. Because FRET depends on distance, it is often called a molecular or spectroscopic ruler. The strength of the signal is measured as FRET efficiency, which describes...

surface plasmon resonance (spr)

SPR Biosensors for Tracking Binding Kinetics

Surface plasmon resonance, or SPR, is a way to track biomolecular binding on a label-free biosensor. It is used to measure molecular affinity, kinetics, specificity, and concentration. The method works with a thin metal layer on a prism, where changes in reflected light reveal interactions in real time. SPR sensors use a thin layer of a noble metal on the face of a prism. Light is reflected from the prism-metal interface into a photodetector. At one specific angle, called the surface plasmon...

biochemistry

이 컬렉션은 선호도 크로마토그래피와 같은 일반적으로 사용되는 정제 방법과 MALDI-TOF와 같은 분석 방법을 제공합니다. 또한, 비디오는 공동 면역 침전 및 대사 라벨링과 같은 생체 분자 상호 작용 및 기능을 평가하는 방법을 선보이고 있습니다.

Learn how tandem mass spectrometry isolates biomolecules, fragments them, and helps detect proteins, PTMs, and low-level drugs in blood.

Tandem Mass Spectrometry for Biomolecule Analysis | JoVE K12

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

HS. Waves and Electromagnetic Radiation

HS-PS4-5.

Life Science

matter-and-energy-in-organisms-and-ecosystems

Matter and Energy in Organisms and Ecosystems

HS-LS1-6.

Overview

Principles of Tandem Mass Spectrometry

Instrumental Operation

Applications

Summary

Travelling Waves

A wave is a disturbance that propagates from its source, repeating itself periodically, and is typically associated with simple harmonic motion. ...

Wave Parameters

The simplest mechanical waves are associated with simple harmonic motion and repeat themselves for several cycles. These simple harmonic waves can be ...

Equations of Wave Motion

Mathematically, the motion of a wave can be studied using a wavefunction. Consider a string oscillating up and down in simple harmonic motion, having a ...

Graphing the Wave Function

Consider the wave equation for a sinusoidal wave moving in the positive x-direction. The wave equation is a function of both position and time. From the ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14721.jpg

Velocity and Acceleration of a Wave

A wave propagates through a medium with a constant speed, known as a wave velocity. It is different from the speed of the particles of the medium, which ...

Speed of a Transverse Wave

The speed of a wave depends on the characteristics of the medium. For example, in the case of a guitar, the strings vibrate to produce the sound. The ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14722.jpg

Kinetic and Potential Energy of a Wave

All forms of waves carry energy; this is directly visualized in nature. For instance, the waves of earthquakes are so intense that they can shake huge ...

Energy and Power of a Wave

The total energy associated with a wavelength is the sum of the potential energy and the kinetic energy. The average rate of energy transfer associated ...

Propagation of Waves

When a wave propagates from one medium to another, part of it may get reflected in the first medium, and part of it may get transmitted to the second ...

Sound Waves

Sound waves can be thought of as fluctuations in the pressure of a medium through which they propagate. Since the pressure also makes the medium&#39;s ...

Sound as Pressure Waves

Sound waves, which are longitudinal waves, can be modeled as the displacement amplitude varying as a function of the spatial and temporal coordinates. As ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14724.jpg

Speed of Sound in Solids and Liquids

Most solids and liquids are incompressible&#8212;their densities remain constant throughout. In the presence of an external force, the molecules tend to ...

Speed of Sound in Gases

The speed of sound in a gaseous medium depends on various factors. Since gases constitute molecules that are free to move, they are highly compressible. ...

Doppler Effect - I

The Doppler effect and Doppler shift were named after the Austrian physicist and mathematician Christian Johann Doppler in 1842, who conducted experiments ...

Doppler Effect - II

The Doppler effect has several practical, real-world applications. For instance, meteorologists use Doppler radars to interpret weather events based on ...

Shock Waves

While deriving the Doppler formula for the observed frequency of a sound wave, it is assumed that the speed of sound in the medium is greater than the ...

Echo

The human ear cannot distinguish between two sources of sound if they happen to reach within a specific time interval, typically 0.1 seconds apart. More ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14729.jpg

Electromagnetic Waves

James Clerk Maxwell formulated a single theory combining all the electric and magnetic effects scientists knew during that time, calling the phenomena his ...

Generating Electromagnetic Radiations

The German physicist Heinrich Hertz (1857&#8211;1894) was the first to generate and detect certain types of electromagnetic waves in the laboratory. ...

Electromagnetic Wave Equation

Maxwell&#39;s equations for electromagnetic fields are related to source charges, either static or moving. These fields act on a test charge, whose ...

propagation-speed-of-electromagnetic-waves

Propagation Speed of Electromagnetic Waves

Electromagnetic waves are consistent with Ampere&#39;s law. Assuming there is no conduction current Ampere&#39;s law is given as:


Consider a plane ...

Electromagnetic Waves in Matter

Electromagnetic waves can travel in the vacuum as well as in matter. For example light, which is an electromagnetic wave, can travel through air, water, ...

Energy Carried By Electromagnetic Waves

Anyone who has used a microwave oven knows there is energy in electromagnetic waves. Sometimes, this energy is obvious, such as in the summer sun&#39;s ...

The Wave Nature of Light

The nature of light has been a subject of inquiry since antiquity. In the seventeenth century, Isaac Newton performed experiments with lenses and prisms ...

Use mathematical representations to support a claim regarding relationships among the frequency, wavelength, and speed of waves traveling in various media. [Clarification Statement: Examples of data could include electromagnetic radiation traveling in a vacuum and glass, sound waves traveling through air and water, and seismic waves traveling through the earth.] [Assessment Boundary: Assessment is limited to algebraic relationships and describing those relationships qualitatively.]

HS-PS4-1

The Electromagnetic Spectrum

Electromagnetic waves are categorized according to their wavelengths and frequencies, giving the electromagnetic spectrum. These waves are classified as ...

Classification of Signals

Signals are categorized as Continuous-time or discrete-time, Periodic or aperiodic, Analog or digital, and Causal or noncausal.
A continuous-time signal ...

Discrete Fourier Transform

Consider a vibration sensor that continuously captures data in the form of a continuous time-dependent signal.
However, in reality, the sensor can only ...

Discrete-Time Fourier Series

The Discrete-Time Fourier Series is a counterpart to the Fourier-series expansion of continuous-time periodic signals.
Calculating the expansion ...

Sampling Theorem

Consider the continuous-time signal x(t), and a train of impulses where Ts,&#xA0; is the sampling interval, and fs, is the sampling frequency.
Multiplying ...

Properties of Fourier Transform I

In radio broadcasting, Fourier Transform properties are applied in simultaneous multi-channel transmission, adjusting audio clip speeds, live broadcast ...

Signal and System

Signals are sets of data or information.
One-dimensional signals include single-variable functions, such as the variations in air pressure over time in ...

Methods of Documentation VII: EMR

Electronic Medical Records (EMRs) primarily center around electronically documenting patients&#39; health information within a single healthcare ...

Fast Fourier Transform

The Fast Fourier Transform, FFT, is a computational algorithm for calculating the Discrete Fourier Transform by breaking the calculations into smaller, ...

reconstruction-of-signal-using-interpolation

Reconstruction of Signal using Interpolation

Consider a continuous signal and its sampled counterpart with a sampling period T.
Applying a zero-order hold to the sampled signal results in a piecewise ...

Downsampling

Consider a sampled sequence with zero values between sampling instants. Replace it by taking every N-th value of the sampled sequence.
The original and ...

Design Example

An engineer designs a circuit for a speaker system with a 2 kHz crossover frequency requirement, considering the speaker&#39;s resistance of 8 ohms.
The ...

Upsampling

Consider a decimated signal with a reduced frequency range due to its lower sampling rate.
Insert zeros between each sample to upsample, that introduces ...

Properties of DTFT I

Consider two discrete-time signals, each with their respective Discrete-Time Fourier Transforms DTFTs.
The signals are first multiplied by constants a and ...

Relation of DFT to z-Transform

The Discrete Fourier Transform (DFT) analyzes the frequency content of discrete-time signals.
It maps the N-sampled discrete time-domain sequence to its ...

Feedback control systems

Feedback control systems are categorized as linear or nonlinear, time-varying or time-invariant, and classified by signal types as continuous or ...

Properties of the z-Transform I

Certain properties provide a solid foundation for analyzing discrete-time systems using the Z-transform.
Considering two discrete-time signals, the ...

Magnetic Resonance Imaging

Magnetic resonance imaging (MRI) is a noninvasive medical imaging technique based on a phenomenon of nuclear physics discovered in the 1930s, in which ...

Evaluate questions about the advantages of using digital transmission and storage of information. [Clarification Statement: Examples of advantages could include that digital information is stable because it can be stored reliably in computer memory, transferred easily, and copied and shared rapidly. Disadvantages could include issues of easy deletion, security, and theft.]

HS-PS4-2

Interference and Superposition of Waves

When two waves of the same nature occur in the same region simultaneously, they result in interference. Interference of waves implies that the net effect ...

Sound Waves: Interference

Sound waves can be modeled either as longitudinal waves, wherein the molecules of the medium oscillate around an equilibrium position, or as pressure ...

Interference: Path Lengths

Consider two sources of sound, that may or may not be in phase, emitting waves at a single frequency, and consider the frequencies to be the same.
Two ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14727.jpg

concept-of-resonance-and-its-characteristics

Concept of Resonance and its Characteristics

If a driven oscillator needs to resonate at a specific frequency, then very light damping is required. An example of light damping includes playing piano ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12772.jpg

Sound Waves: Resonance

Resonance is produced depending on the boundary conditions imposed on a wave. Resonance can be produced in a string under tension with symmetrical ...

Reflection of Waves

When a wave travels from one medium to another, it gets reflected at the boundary of the second medium. A common example of this is when a person yells at ...

Standing Waves

Sometimes waves do not seem to move; rather, they just vibrate in place. Unmoving waves can be seen on the surface of a glass of milk kept in a ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12783.jpg

Modes of Standing Waves - I

A close look at earthquakes provides evidence for the conditions appropriate for resonance, standing waves, and constructive and destructive interference. ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12784.jpg

Evaluate the claims, evidence, and reasoning behind the idea that electromagnetic radiation can be described either by a wave model or a particle model, and that for some situations one model is more useful than the other. [Clarification Statement: Emphasis is on how the experimental evidence supports the claim and how a theory is generally modified in light of new evidence. Examples of a phenomenon could include resonance, interference, diffraction, and photoelectric effect.] [Assessment Boundary: Assessment does not include using quantum theory.]

HS-PS4-3

Tandem Mass Spectrometry for Biomolecule Analysis

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards