Mass Spectrometry in Biophysics

Mass Spectrometry in Biophysics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:John Wiley & Sons Inc
作者:Kaltashov, Igor A./ Eyles, Stephen J.
出品人:
页数:462
译者:
出版时间:2005-4
价格:£ 84.50
装帧:HRD
isbn号码:9780471456025
丛书系列:
图书标签:
  • 质谱学
  • 生物物理学
  • 蛋白质组学
  • 代谢组学
  • 生物分子
  • 分析化学
  • 仪器分析
  • 生命科学
  • 结构生物学
  • 膜蛋白
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具体描述

The first systematic summary of biophysical mass spectrometry techniques

Recent advances in mass spectrometry (MS) have pushed the frontiers of analytical chemistry into the biophysical laboratory. As a result, the biophysical community's acceptance of MS-based methods, used to study protein higher-order structure and dynamics, has accelerated the expansion of biophysical MS.

Despite this growing trend, until now no single text has presented the full array of MS-based experimental techniques and strategies for biophysics. Mass Spectrometry in Biophysics expertly closes this gap in the literature.

Covering the theoretical background and technical aspects of each method, this much-needed reference offers an unparalleled overview of the current state of biophysical MS. Mass Spectrometry in Biophysics begins with a helpful discussion of general biophysical concepts and MS-related techniques. Subsequent chapters address:

* Modern spectrometric hardware

* High-order structure and dynamics as probed by various MS-based methods

* Techniques used to study structure and behavior of non-native protein states that become populated under denaturing conditions

* Kinetic aspects of protein folding and enzyme catalysis

* MS-based methods used to extract quantitative information on protein-ligand interactions

* Relation of MS-based techniques to other experimental tools

* Biomolecular properties in the gas phase

Fully referenced and containing a helpful appendix on the physics of electrospray mass spectrometry, Mass Spectrometry in Biophysics also offers a compelling look at the current challenges facing biomolecular MS and the potential applications that will likely shape its future.

生物物理学中的质谱分析 图书名称: 生物物理学中的质谱分析 图书简介 本书旨在深入探讨质谱分析(Mass Spectrometry, MS)技术在生物物理学研究中的广泛应用、原理与前沿进展。质谱技术作为一种高灵敏度、高分辨率的分析工具,在揭示生命系统复杂分子结构、功能及相互作用方面展现出无与伦比的优势。本书的编写严格遵循严谨的学术标准,力求为生物物理学家、分析化学家、生物化学家以及相关领域的研究人员提供一本全面、深入且具有高度实践指导意义的参考书。 第一部分:质谱技术的基础原理与仪器配置 本书的开篇部分聚焦于质谱分析的基石——理论基础与核心技术。我们首先回顾了电离技术的发展历程,重点阐述了现代生物分子分析中占据主导地位的软电离技术,包括电喷雾电离(ESI)和基质辅助激光解吸电离(MALDI)。详细解析了这两种技术如何实现对大分子、非挥发性、热不稳定的生物分子的温和电离,确保分子结构的完整性。 随后,章节详细介绍了各类质量分析器的工作原理。从经典技术如四极杆(Quadrupole)到高分辨率技术如飞行时间质谱(TOF)及其各种串联形式(如TOF/TOF),再到磁场分析器和离子阱(Ion Trap)技术。重点讨论了高分辨质谱(HRMS)如轨道阱(Orbitrap)和傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)在精确质量测定方面的能力,强调了这些能力如何成为结构确证和未知物鉴定的关键。 质谱数据的采集和处理是本书的另一核心内容。我们深入探讨了数据采集模式,如全扫描(Full Scan)、选择离子监测(SIM)、多反应监测(MRM)以及新兴的Data-Independent Acquisition (DIA) 策略。此外,对离子源、真空系统、检测器(如电子倍增器和微通道板检测器)的优化和性能评估也进行了详尽的论述,以指导读者根据具体实验需求选择最合适的仪器配置。 第二部分:生物大分子结构解析的质谱应用 生物物理学的核心在于理解生物大分子的结构、动态变化及其功能机制。本部分将质谱技术置于生物大分子研究的前沿,重点关注蛋白质组学、核酸分析和复杂糖链结构解析。 蛋白质结构与修饰分析: 蛋白质的翻译后修饰(PTMs)对蛋白质功能具有决定性影响。本书详尽阐述了如何利用肽图谱分析(Peptide Mapping)结合高分辨质谱来识别和定量磷酸化、糖基化、乙酰化、泛素化等关键修饰位点。我们特别强调了自上而下(Top-Down)和自下而上(Bottom-Up)蛋白质组学策略的优劣及其在解析复杂蛋白质结构域和异构体中的应用。此外,通过交联质谱(Cross-linking Mass Spectrometry, XL-MS)技术,本书详细介绍了用于确定蛋白质复合物三维结构、揭示蛋白质间接触点的实验设计、试剂选择(如胺反应性交联剂)和数据解析流程,这是连接一级序列信息与高级结构信息的重要桥梁。 核酸和代谢物分析: 质谱在核酸化学和代谢组学中同样不可或缺。针对寡核苷酸和RNA结构分析,本书探讨了高能碰撞诱导解离(HCD)和紫外线吸收辅助解离(UVPD)等碎片化技术在确定核苷酸序列和碱基修饰方面的应用。在代谢组学领域,我们侧重于小分子代谢物的靶向和非靶向分析,包括代谢物的高效提取、色谱分离(LC/GC-MS)的优化,以及如何利用MS/MS谱库和同位素标记技术进行代谢物的功能注释和定量。 第三部分:生物分子相互作用的动力学与定量研究 生物功能是通过分子间的精确相互作用实现的。质谱技术在解开这些动态相互作用方面展现了独特的潜力,尤其是在不需要标记或荧光探针的条件下。 亲和质谱(Affinity Mass Spectrometry, AMS)和捕获技术: 本部分详细介绍了如何将生物分子捕获技术(如免疫沉淀、亲和层析)与质谱联用,以研究蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸或药物-靶点复合物的组成。重点讨论了离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometry, IMS)与质谱的结合(IMS-MS),这种技术不仅可以分离具有相同质量但不同构象的离子,还能提供分子形状和尺寸的信息,极大地增强了对复合物结构异质性的分辨能力。 定量分析与化学计量学: 准确的定量是生物物理研究的基础。本书全面覆盖了各种先进的定量策略,包括稳定同位素标记(如SILAC、iTRAQ、TMT)和非标记定量方法(如Label-Free Quantification, LFQ)。详细比较了这些方法在复杂生物样品中差异表达蛋白质、脂质或代谢物的灵敏度和精确度。特别地,本书对高通量筛选中的数据质量控制、批次效应校正以及统计学模型的选择进行了深入的探讨,确保定量结果的可靠性。 第四部分:前沿技术与计算方法 展望未来,质谱技术正朝着更高通量、更高分辨率和更整合的方向发展。本部分聚焦于当前正在形成影响力的前沿技术和必要的数据处理工具。 单分子分析与成像质谱: 介绍了单分子质谱(Single-Molecule MS)在克服样品异质性方面的潜力,以及新兴的质谱成像(Mass Spectrometry Imaging, MSI)技术。MSI,特别是MALDI-MSI和SIMS(二次离子质谱)在组织切片上的应用,允许研究人员在空间分辨率下绘制生物组织中数千种分子(如脂质、药物、肽段)的分布图谱,直接将分子信息与组织病理学联系起来,是转化医学研究的重要工具。 数据分析与生物信息学: 质谱实验产生海量数据,高效且准确的数据解析是成功的关键。本书为读者提供了详细的计算流程指南,涵盖了从原始数据处理、谱图匹配(如Sequest, Mascot, MaxQuant)到蛋白质鉴定、修饰位点定位的软件工具选择与参数优化。特别关注了深度学习和机器学习在提高复杂质谱数据解析准确性,如碎片谱预测和结构推断中的新兴应用。 结论与展望: 全书最后总结了质谱技术在生物物理学中取得的里程碑式成就,并展望了未来技术融合(如与其他光谱技术,如X射线晶体学或冷冻电镜的联用)的发展方向,特别是在解析膜蛋白复合物和活细胞内动态过程方面的巨大潜力。 本书以其详尽的理论阐述、丰富的实验案例和对前沿技术的敏锐捕捉,致力于成为生物物理学领域内利用质谱技术进行分子表征和机制研究的权威性参考手册。

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