Instrumentelle Analytik und Bioanalytik

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1 Springer-Lehrbuch Instrumentelle Analytik und Bioanalytik Biosubstanzen, Trennmethoden, Strukturanalytik, Applikationen Bearbeitet von Manfred H. Gey Neuausgabe Buch. xxxiv, 470 S. Hardcover ISBN Format (B x L): 15,5 x 23,5 cm Gewicht: 920 g Weitere Fachgebiete > Chemie, Biowissenschaften, Agrarwissenschaften > Analytische Chemie Zu Leseprobe schnell und portofrei erhältlich bei Die Online-Fachbuchhandlung beck-shop.de ist spezialisiert auf Fachbücher, insbesondere Recht, Steuern und Wirtschaft. Im Sortiment finden Sie alle Medien (Bücher, Zeitschriften, CDs, ebooks, etc.) aller Verlage. Ergänzt wird das Programm durch Services wie Neuerscheinungsdienst oder Zusammenstellungen von Büchern zu Sonderpreisen. Der Shop führt mehr als 8 Millionen Produkte.

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Biomoleküle Proteine Aminosäurestrukturen Zwitterionenform und ph-abhängigkeit pk-werte und isoelektrischer Punkt D- und L-Konfiguration Proteinstrukturen Peptidbindung Sulfidbindung Aminosäuresequenz Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quarternärstruktur α-helix und ß-Faltblatt Denaturierung und Redenaturierung Glutathion- und Metallothioneinstrukturen Nucleinsäuren Strukturen Doppelhelix, Basenpaarung und Replikation Translation und Transkription Die Polymerasekettenreaktion Glycoproteine Strukturen N-glycosidische Bindung O-glycosidische Bindung Isolierung von Glycoproteinen aus Membranen Enzymatische Sequenzierung der Glycane Freisetzung der Glycane aus Proteinen Enzymatische Isolierung Hydrazinolyse Markieren der Glycane Fluoreszenzmarkierung mit 2-AB und BAP Radioaktive Markierung... 48

3 XIV Inhaltsverzeichnis 2.4 Lipide Strukturen Biosyntheseprozesse Cholesterin und Squalen Ceramid und Cerebrosid Literatur Präanalytische Methoden Einführung Extraktionstechniken Soxhlet-Extraktion Flüssig-Flüssig-Extraktion Mikrowellenunterstützte Extraktion Ultraschallunterstützte Extraktion Überkritische Fluidextraktion Headspace- und Purge-and-Trap-Technik Beschleunigte Lösungsmittelextraktion Festphasenextraktion Eigenschaften und Struktur von Silicagelen Polymermaterialien Prinzip der Festphasenextraktion Sorbentien und Trennsysteme in der SPE SPE mit Normalphasen (Adsorptions-SPE) SPE mit chemisch gebundenen Phasen SPE mit Reversed-Phase- Materialien SPE mit Anionenaustauschern SPE mit Kationenaustauschern Matrix solid phase dispersion Festphasenmikroextraktion Reinigung, Anreicherung von Biomolekülen Lysozymbehandlung Aussalzen Lyophilisation Dialyse Ultrazentrifugation Batch-Adsorption Flüssig-Flüssig-Extraktion Erhalt der biologischen Aktivität Filtration Mikrofiltration Ultrafiltration Literatur... 89

4 Inhaltsverzeichnis XV 4 Chromatographie Einführung und Systematik Säulenflüssigchromatographie Grundlagen des Trennprozesses Darstellung des Trenneffektes in einer Chromatographiesäule Peakverbreiterung in der Säule und Van-Deemter-Gleichung Peakverbreiterung außerhalb der Säule Kenngrößen und Aussagen des Chromatogramms Apparativ-methodische Grundlagen Aufbau einer HPLC-Apparatur Hochdruckpumpen Injektionssysteme Trennsäulen und stationäre Phasen Säulenfülltechnik Detektoren mit Mikrodurchflussküvette Praktische Probleme der HPLC-Trennungen Trennsysteme Normalphasenchromatographie Chemisch modifizierte stationäre Phasen Chirale Trennsysteme Flüssigchromatographie von Ionen Ionenausschlusschromatographie Ionenaustauschchromatographie Ionenchromatograpie Ionenpaarchromatographie Ligandenaustauschchromatographie Anionenaustauschchromatographie (HPAEC-PAD) Biochromatographie Chromatographie an Hydroxylapatit Größenausschlusschromatographie Ionenaustauschchromatographie Hydrophobe Wechselwirkungs-Chromatographie Affinitätschromatographie Kovalente Chromatographie Chromatographie an porösen Glaskugeln Perfusionschromatographie Dünnschichtchromatographie Trennsysteme Probenaufgabe, Entwicklung und Visualisierung Auswertung von DC-Chromatogrammen Applikationen

5 XVI Inhaltsverzeichnis 4.6 Gaschromatographie Aufbau eines Gaschromatographen Trägergase Injektionssysteme Trennsäulen und stationäre Phasen Detektoren Flammenionisationsdetektor Massenspektrometrischer Detektor Elektroneneinfangdetektor Thermoionischer Detektor Wärmeleitfähigkeitsdetektor GC-Detektoren im Vergleich Grundlagen des Trennprozesses Optimierung gaschromatographischer Trennungen Applikationen Qualitätssicherung in der Analytik (LC, GC) Qualitätsbegriff Definitionen zur Qualitätssicherung Fehler, Mittelwert, Standardabweichung Kenngrößen der Genauigkeit Kenngrößen der Kalibrierung und Kalibrierfunktion Rückführbarkeit Standard-Additionsverfahren Bereichsgrenzen der Methode Trennschärfe Literatur Elektrophorese Einführung und Historisches Theorie der Elektrophorese Slab gel Elektrophorese Trägerfreie versus Slab gel Elektrophorese Zonenelektrophorese Serumeiweißelektrophorese Disk-Elektrophorese Isotachophorese SDS-Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese Isoelektrische Fokussierung Kapillarelektrophorese Apparative Grundlagen Aufbau einer Kapillarelektrophorese- Apparatur Injektionstechniken Trennkapillaren Detektion

6 Inhaltsverzeichnis XVII Trennphänomene Elektrophoreseprinzip Elektroosmotischer Fluss Trennmechanismen Kapillarzonenelektrophorese Kapillargelelektrophorese Kapillar-Isotachophorese Isoelektrische Fokussierung in Kapillaren Micellare Elektrokinetische Chromatographie CE-Applikationen Kapillar-Elektrochromatographie Literatur Molekülspektroskopie Einführung in die Spektroskopie UV/VIS-Spektroskopie Welle-Teilchen-Dualismus des Lichtes Spektralbereiche und Spektrenstrukturen Komplementärfarben und Chromophore Verschiebungen der Wellenlängen im Absorptionsspektrum Wechselwirkungen zwischen Strahlung und Substanz Lambert-Beer sches Gesetz Aufbau eines Spektralphotometers Applikationen Fluoreszenzspektroskopie Infrarotspektroskopie Historisches Methodische und theoretische Grundlagen Infrarotstrahlung im elektromagnetischen Spektrum Molekülschwingungen und -rotationen Hantelmodell Harmonischer vs. anharmonischer Oszillator, Auswahlregeln Geräteaufbau und Probenpräparation Fouriertransformspektroskopie (FTIR) Ausgewählte Infrarotspektren IR-Spektrum von Paraffin IR-Spektrum von Aceton IR-Spektren von Ascorbinsäure IR-Spektren von Folien Kernmagnetische Resonanzspektroskopie Magnetfeld, Kernanregung und Kernspin Resonanzbedingung

7 XVIII Inhaltsverzeichnis Relaxation Impulsverfahren Chemische Verschiebung Spin-Spin-Kopplung Aufbau eines NMR-Spektrometers Strukturaufklärung Massenspektrometrie Aufbau eines Massenspektrometers Einlasssystem Ionenquelle Trennsystem Detektor ( Auffänger ) Massenspektrum Harte Ionisationsarten Weiche Ionisationen Thermospray Ionisation Chemische Ionisation Fast Atom Bombardement Feldionisation Felddesorption Electrospray Chemische Ionisation unter Atmosphärendruck Atmosphärendruck Photoionisation Matrix unterstützte Laser Desorption/Ionisation Spektrometertypen Magnetfeld-Sektorfeld-Massenspektrometer Flugzeitmassenspektrometer Quadrupolmassenspektrometer Ionenfallen-Massenspektrometer Tandemmassenspektrometer Spektrenvergleich zwischen harter und weicher Ionisation Fragmentierungen in der Massenspektrometrie Laser Desorptions/Ionisations-MS Aufbau von MALDI-TOF-MS-Geräten Probenpräparation Molekulargewichtsbestimmung mittels MALDI-MS Literatur Atomspektroskopie Einführung in die Atomspektroskopie Atomemissionsspektroskopie Flammen-Atomemissionsspektroskopie Induktiv-gekoppeltes Plasma-OES

8 Inhaltsverzeichnis XIX 7.3 Atomabsorptionsspektrometrie Aufbau eines AAS-Gerätes Funktionsweise einer Hohlkathodenlampe Atomisierung Flammen-Absorptionsspektrometrie Graphitrohr-Technik Hydrid-Technik in der AAS Monochromator und Detektor Änderung der Spektrenverläufe in der AAS Qualitative und quantitative Analyse von Elementen ICP-MS Prinzipieller Aufbau eines ICP-MS-Gerätes Atomisierung im ICP-MS Interface im ICP-MS Quadrupol als Trennsystem im ICP-MS Detektion Literatur Kopplungstechniken Einführung und Systematik Probenvorbereitung Trennmethode Head-space GC und Purge-and-trap GC SPE GC und SPE LC SPME GC und SPME LC Trennmethode Trennmethode LC TLC LC LC (Säulenschalttechnik) GC GC (Säulenschalttechnik) IEF SDS-PAGE MS MS Trennmethode - Massenspektrometrie Gaschromatographie Massenspektrometrie Flüssigchromatographie Massenspektrometrie Klassische LC-MS-Kopplungen Moving-Belt Interface µ-lc-direkteinlass-ms LC-Thermospray-MS LC-Fast-Atom-Bombardement-MS LC-Particle-Beam-MS LC Atmosphärendruck MS LC Electrospray MS Applikationen der LC-MS-Kopplungen LC MALDI TOF MS CE MS

9 XX Inhaltsverzeichnis 8.5 Trennmethode Spektroskopie LC DAD LC pcr VIS CGC FTIR LC NMR Literatur Selektive Bioanalytik Biosensoren Einführung Lactatsensor Glucosesensor Immunoassays Einführung Immunoassay versus Immunosensor Radio-Immunoassay Enzyme-Immunoassay Enzymegekoppelter Immunabsorptions-Test Kompetitiver ELISA-Test Nicht-kompetitiver ELISA-Test HIV-Test Schwangerschafts-Test ELISPOT-Test Drogentest Proteomics Einführung in die OMICs -Techniken Das Proteom und seine Beeinflussung Proteomics versus klassische Proteinanalytik Strategien in der Proteom-Analytik Zweidimensionale Elektrophorese MALDI TOF MS und Peptide Mass Fingerprinting (PMF) LC ESI MS/MS Ausblick zur Proteomanalytik Literatur Angewandte Bioanalytik Metallothioneine, Thiolspecies in Zellen Metallothioneine Phytochelatine Glutathion und Thiolspecies Derivatisierung und Detektion von Thiolspecies Ellman s-reagenz Sanger s Reagenz Substituierte Maleinimide

10 Inhaltsverzeichnis XXI Monobrombiman o-phthalaldehyd Elektrochemische Detektion HPLC von Thiolen und Disulfiden Kovalente Chromatographie Saure Reversed-Phase-HPLC Electrospray-MS von Glutathion und Metaboliten Analyse biologischer Matrices Kapillarelektrophorese von Thiolen und Disulfiden Kapillarelektrophorese von Phytochelatinen Nucleobasen und Nucleoside in Zellen und Geweben Reversed-Phase- und Ionenpaarchromatographie Kapillarelektrophorese Zucker in Hydrolysaten und Lebensmitteln Chromatographie an Aminophasen HPAEC-PAD-Technik Kapillarelektrophorese Säuren in biotechnologischen Prozessen Organische Säuren in Fermentationsmedien Ionenaustauschchromatographie von organischen Säuren Ionenausschlusschromatographie von organischen Säuren Fettsäuren in Hefen und Bakterien Modifizierungen und Kapillargaschromatographie Kapillargaschromatographie Massenspektrometrie Enzyme thermophiler Mikroorganismen Isolierung der Enzymfraktionen Biochromatographie Nucleotide in Geweben und von DNA-Spaltprodukten Ionenpaarchromatographie Kapillargelelektrophorese von DNA-Fragmenten Glycan-Strukturen von Glycoproteinen Profilanalysen der Glycane Monosaccharid-Mapping mittels HPAEC-PAD N-Glycan-Trennungen mit speziellen HPLC-Methoden Strukturanalysen der Glycane GC-MS und Methylierungsanalyse Fast-Atom-Bombardement LC-Electrospray-MS MALDI TOF MS

11 XXII Inhaltsverzeichnis MALDI PSD TOF MS H-NMR Phospholipide in biologischen Extrakten Flüssigchromatographie NMR-Spektroskopie Literatur Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel