Last update: doc. RNDr. Josef Cvačka, Ph.D. (27.11.2023)
Basic course in organic mass spectrometry for analytical chemists. The lectures will explain the basic concepts and principles of mass spectrometry. The function of individual parts of spectrometers, i.e., ion sources, ion optics, mass analyzers, ion detectors, and vacuum technology, will be discussed in detail. Attention will be paid to mass-spectrometric detection in chromatographic and electrophoretic separation methods. Applications of mass spectrometry in qualitative and quantitative analysis and practical aspects of analytical measurements, including the operation and maintenance of instruments, will be discussed. The lectures will present applications of mass spectrometry for common organic molecules and large biomolecules such as proteins and nucleic acids. The main content of the exercise will be the interpretation of mass spectra and the interpretation of mass spectrometric data. As part of the exercise, an excursion to an external workplace dealing with mass spectrometry will also be conducted. If epidemiological measures excluding face-to-face teaching are in force, the lectures will take place interactively online using Google Meets or ZOOM.
After completing the course, students will describe the mass spectrometer and the functions of its basic components. They will explain the principles of ionization, mass analysis, and ion detection. They will clarify how to use mass spectrometry and mass spectrometric detection for different types of analytes and analytical problems. They will describe the signals in the mass spectrum and explain the spectrum given the structural formula of the analyte. They will apply the rules of interpretation and determine or estimate an unknown substance's structure based on the mass spectrum.
Last update: doc. RNDr. Josef Cvačka, Ph.D. (27.11.2023)
Základní kurz organické hmotnostní spektrometrie pro analytické chemiky. V rámci přednášek budou vysvětleny základní pojmy a principy hmotnostní spektrometrie. Podrobně bude diskutována funkce jednotlivých částí spektrometrů, tj. iontových zdrojů, iontové optiky, hmotnostních analyzátorů, detektorů iontů a vakuové techniky. Pozornost bude věnována hmotnostně-spektrometrické detekci v chromatografických a elektroforetických separačních metodách. Diskutovány budou aplikace hmotnostní spektrometrie v kvalitativní i kvantitativní analýze a praktické aspekty analytických měření včetně obsluhy a údržby přístrojů. V přednáškách budou představeny aplikace hmotnostní spektrometrie pro běžné organické molekuly i pro velké biomolekuly jako jsou proteiny a nukleové kyseliny. Hlavní náplní cvičení bude interpretace hmotnostních spekter a interpretace hmotnostně-spektrometrických dat. V rámci cvičení také proběhne exkurze na externí pracoviště zabývající se hmotnostní spektrometrií. Pokud budou v platnosti epidemiologická opatření vylučující prezenční výuku, přednášky se uskuteční interaktivním způsobem v on-line režimu pomocí Google Meets nebo ZOOM.
Po absolvování předmětu student popíše hmotnostní spektrometr a funkce jeho základních součástí. Vysvětlí principy ionizace, hmotnostní analýzy a detekce iontů. Objasní způsoby využití hmotnostní spektrometrie a hmotnostně-spektrometrické detekce pro různé typy analytů a analytických problémů. Popíše signály v hmotnostním spektru a vysvětlí spektrum při znalosti strukturního vzorce analytu. Aplikuje pravidla pro interpretaci a určí nebo odhadne strukturu neznámé látky na základě hmotnostního spektra.
Literature -
Last update: doc. RNDr. Karel Nesměrák, Ph.D. (28.10.2019)
Mass Spectrometry – A Textbook, 3rd edition, Gross, Jürgen H., Springer Heidelberg, 2017 Liquid Chromatography - Mass Spectrometry: An Introduction, 1st edition, Robert E. Ardrey, Wiley, 2009 Gas Chromatography and Mass Spectrometry: A Practical Guide 2nd edition, O. David Sparkman, Academic Press, 2011. Mass-spectrometric exploration of proteome structure and function, Aebersold R., Mann M., 2016, Nature 537, 347–355, doi:10.1038/nature19949
Last update: doc. RNDr. Josef Cvačka, Ph.D. (23.01.2018)
Mass Spectrometry – A Textbook, 3rd edition, Gross, Jürgen H., Springer Heidelberg, 2017 Liquid Chromatography - Mass Spectrometry: An Introduction, 1st edition, Robert E. Ardrey, Wiley, 2009 Gas Chromatography and Mass Spectrometry: A Practical Guide 2nd edition, O. David Sparkman, Academic Press, 2011. Mass-spectrometric exploration of proteome structure and function, Aebersold R., Mann M., 2016, Nature 537, 347–355, doi:10.1038/nature19949
Requirements to the exam -
Last update: doc. RNDr. Josef Cvačka, Ph.D. (27.11.2023)
The course ends with credit and an exam. The condition for granting credit is the successful completion of the final test. The exam is oral and consists of two random questions. Everything that has been recited is tested. Students belonging to students with special needs who request an increase in time for the examination/credit test or a separate room for its holding must arrange this date with the examiner at least 10 days in advance. Otherwise, their request will not be taken into account.
Last update: doc. RNDr. Josef Cvačka, Ph.D. (18.10.2021)
Předmět je zakončen zápočtem a zkouškou. Podmínkou udělení zápočtu je úspěšné složení závěrečného testu. Zkouška je ústní a skládá se ze dvou vylosovaných otázek. Zkouší se vše, co bylo odpřednášeno.
Studenti patřící mezi studenty se speciálními potřebami, kteří požadují navýšení času na zkouškový/zápočtový test nebo oddělenou místnost pro jeho konání, si musí tento termín domluvit se zkoušejícím nejméně 10 dní předem, jinak nebude na jejich požadavek brán zřetel.
Syllabus -
Last update: doc. RNDr. Josef Cvačka, Ph.D. (27.11.2023)
1. Introduction to mass spectrometry, basic concepts, and history. 2. Principles of ion formation. Electrospray ionization. Atmospheric pressure chemical ionization and photoionization. Electron and chemical ionization. Matrix-assisted laser ionization/desorption. 3. Excursion to an external workplace dealing with mass spectrometry. 4. Movement of ions in electric and magnetic fields. Time of flight analyzer. Quadrupole analyzer. Ion trap. Orbital trap. 5. Ion fragmentation (CID), tandem MS, triple quadrupole, and hybrid instruments. Ion detection and vacuum technology. 6. Practical aspects - choice of experiment conditions, operation, and maintenance of spectrometers. 7. Interpretation of mass spectra of small molecules. 8. Interpretation of mass spectra of small molecules. 9. Quantifying small molecules using GC/MS, LC/MS, and CE/MS. 10. LC/MS of biomolecules: Proteins, antibodies. 11. Data processing and interpretation in proteomics.
Last update: doc. RNDr. Josef Cvačka, Ph.D. (27.11.2023)
1. Úvod do hmotnostní spektrometrie, základní pojmy a historie. 2. Principy tvorby iontů. Ionizace elektrosprejem. Chemická ionizace a fotoionizace za atmosférického tlaku. Elektronová a chemická ionizace. Laserová ionizace za spoluúčasti matrice. 3. Exkurze na externí pracoviště zabývající se hmotnostní spektrometrií. 4. Pohyb iontů v elektrických a magnetických polích. Analyzátor doby letu. Kvadrupólový analyzátor. Iontová past. Orbitální past. 5. Fragmentace iontů (CID), tandemová MS, trojitý kvadrupól a hybridní přístroje. Detekce iontů a vakuová technika. 6. Praktické aspekty - volba podmínek pro experimenty, obsluha a údržba spektrometrů. 7. Interpretace hmotnostních spekter malých molekul. 8. Interpretace hmotnostních spekter malých molekul. 9. Kvantifikace malých molekul pomocí GC-MS, LC-MS a CE-MS. 10. LC-MS biomolekul: Proteiny, protilátky. 11. Zpracování a interpretace dat v proteomice.
