Le spectre de masse

Examen L2bio (2013-2014) :

Partie Spectrométrie de Masse (cours R. Lebrun) sur 3 points :

Questions

1- Définissez en une phrase le principe de la spectrométrie de masse (0.5 point).

2- Donnez un exemple de spectromètre de masse en décrivant brièvement ce qu’il se passe dans chacune de ses parties (2 points).

3- Donnez l’état de charge des ions produits par électronébulisation (electrospray ionisation) : justifiez très brièvement (0.5 point).

[pic 1]

Réponses : j’ai mentionné en rouge la réponse attendue avec en gras les mots-clefs qui devraient ressortir et en noir la précision des réponses mais qui n’est pas obligatoire pour obtenir le maximum de points à la question. Soit les étudiants n’écrivent +/- que la proposition en rouge, et c’est compté juste. Soit les étudiants écrivent seulement la précision (en noir) et cela est compté juste aussi.

1- Le principe de la spectrométrie de masse repose sur la capacité à ioniser (production d’ions dans une source) des molécules (ou analytes),  à les séparer en phase gazeuse dans un analyseur en fonction de leur rapport de masse/charge (m/z) et à les détecter (obtention d’un spectre de masse avec l’intensité relative du courant ionique en fonction du rapport m/z).

1. Un spectromètre de masse est composé de 3 parties essentielles (en jaune) :

[pic 2]

[pic 3]

Deux types de spectromètres de masse ont été décrits en détails dans le cours et les étudiants pourront choisir de décrire l’un ou l’autre dont voici les descriptifs :

1er exemple : Le MALDI-ToF 

Le MALDI-ToF  est composé d’une source MALDI, d’un analyseur Temps de Vol (ToF), et d’un détecteur ((s) linéaire et réflectron).

Dans la source MALDI  (Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation) : les molécules sont ionisées par désorption laser, assistée par une matrice.

L’analyte M est dispersé dans une solution saturée de petites molécules aromatiques qui s’appelle matrice et l’ensemble est co-cristallisé par évaporation du solvant. Le dépôt solide obtenu est irradié par un laser (de longueur d’onde où les molécules de matrice ont une forte absorption). Il en résulte la désorption des ions formés (par transfert  de proton (H+) entre la matrice photo-excitée et l’analyte M).

Les ions produits par cette source sont essentiellement des ions monochargés [M+H]+ .

Dans l’analyseur ToF : les ions formés sont séparés dans un analyseur  qui est constitué d’un tube de vol de longueur connu (l). Un ion de charge z, produit sur la plaque MALDI, (acquiert une énergie cinétique Ec après application d’une tension Vo) va se déplacer dans le tube de vol en fonction de son rapport (m/z) et arriver au détecteur au temps (t) : on définit le rapport (m/z)  comme une fonction du temps de vol (t).

[pic 4]

Dans le détecteur : les ions sont détectés sur un détecteur linéaire (pour la détection de protéines) ou sur un détecteur réflectron (après déviation sur des miroirs électrostatiques, pour la détection de peptides de masse moléculaire plus petite) sous la forme d’un courant ionique total. La transformation de ce courant ionique total en courant électrique conduit à l’obtention d’un spectre de masse (ci-dessus un schéma résumant un spectre de masse).

2e exemple : l’electrospray-trappe à ions 

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