محاسبه وزن مولکولی پروتئین

مقدمه

محاسبه وزن مولکولی پروتئین ابزاری ضروری برای بیوشیمیدان‌ها، زیست‌شناسان مولکولی و دانشمندان پروتئین است که نیاز به تعیین جرم پروتئین‌ها بر اساس توالی‌های آمینو اسید دارند. پروتئین‌ها ماکرومولکول‌های پیچیده‌ای هستند که از زنجیره‌های آمینو اسید تشکیل شده‌اند و دانستن وزن مولکولی آن‌ها برای تکنیک‌های مختلف آزمایشگاهی، طراحی آزمایش و تحلیل داده‌ها بسیار مهم است. این محاسبه‌گر راهی سریع و دقیق برای تخمین وزن مولکولی هر پروتئین با استفاده از توالی آمینو اسید آن فراهم می‌کند و زمان ارزشمندی را برای محققان صرفه‌جویی می‌کند و احتمال خطاهای محاسباتی را کاهش می‌دهد.

وزن مولکولی پروتئین، که معمولاً به صورت دالتون (Da) یا کیلودالتون (kDa) بیان می‌شود، نمایانگر مجموع وزن‌های فردی تمامی آمینو اسیدهای موجود در پروتئین است و از مولکول‌های آب که در طی تشکیل پیوند پپتیدی از دست می‌روند، حساب می‌کند. این ویژگی بنیادی بر رفتار پروتئین در محلول، تحرک الکتروفورزی، خواص بلورینگی و بسیاری از ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی دیگر که در تحقیقات و کاربردهای صنعتی مهم هستند، تأثیر می‌گذارد.

محاسبه‌گر کاربرپسند ما تنها به توالی آمینو اسید یک حرفی پروتئین شما نیاز دارد تا تخمین‌های دقیقی از وزن مولکولی تولید کند و آن را برای هر دو محققان با تجربه و دانشجویان تازه‌وارد به علم پروتئین در دسترس قرار می‌دهد.

نحوه محاسبه وزن مولکولی پروتئین

فرمول پایه

وزن مولکولی یک پروتئین با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود:

$MW_{پروتئین} = \sum_{i=1}^{n} MW_{آمینو اسید_i} - (n-1) \times MW_{آب} + MW_{آب}$

که در آن:

• $MW_{پروتئین}$ وزن مولکولی کل پروتئین به دالتون (Da) است
• $\sum_{i=1}^{n} MW_{آمینو اسید_i}$ مجموع وزن‌های مولکولی تمامی آمینو اسیدهای فردی است
• $n$ تعداد آمینو اسیدها در توالی است
• $MW_{آب}$ وزن مولکولی آب (18.01528 Da) است
• $(n-1)$ نمایانگر تعداد پیوندهای پپتیدی تشکیل شده است
• آخرین عبارت $+ MW_{آب}$ برای گروه‌های انتهایی (H و OH) حساب می‌شود

وزن‌های مولکولی آمینو اسید

محاسبه از وزن‌های مولکولی استاندارد 20 آمینو اسید رایج استفاده می‌کند:

از دست رفتن آب در تشکیل پیوند پپتیدی

زمانی که آمینو اسیدها به تشکیل یک پروتئین می‌پیوندند، پیوندهای پپتیدی ایجاد می‌شود. در طی این فرآیند، یک مولکول آب (H₂O) برای هر پیوند تشکیل شده از دست می‌رود. این از دست رفتن آب باید در محاسبه وزن مولکولی در نظر گرفته شود.

برای یک پروتئین با n آمینو اسید، (n-1) پیوند پپتیدی تشکیل می‌شود که منجر به از دست رفتن (n-1) مولکول آب می‌شود. با این حال، ما یک مولکول آب را به حساب می‌آوریم تا برای گروه‌های انتهایی (H در انتهای N و OH در انتهای C) جبران شود.

مثال محاسبه

بیایید وزن مولکولی یک تری‌پپتید ساده: Ala-Gly-Ser (AGS) را محاسبه کنیم.

1. وزن‌های آمینو اسیدهای فردی را جمع کنید:

   • آلانین (A): 71.03711 Da
   • گلیسین (G): 57.02146 Da
   • سرین (S): 87.03203 Da
   • مجموع: 215.0906 Da

2. از دست رفتن آب را از پیوندهای پپتیدی کم کنید:

   • تعداد پیوندهای پپتیدی = 3-1 = 2
   • وزن مولکولی آب = 18.01528 Da
   • مجموع از دست رفتن آب = 2 × 18.01528 = 36.03056 Da

3. یک مولکول آب را برای گروه‌های انتهایی اضافه کنید:

   • 18.01528 Da

4. وزن مولکولی نهایی:

   • 215.0906 - 36.03056 + 18.01528 = 197.07532 Da

نحوه استفاده از این محاسبه‌گر

استفاده از محاسبه‌گر وزن مولکولی پروتئین بسیار ساده است:

1. توالی پروتئین خود را در جعبه متن وارد کنید با استفاده از کدهای یک حرفی استاندارد آمینو اسید (A، R، N، D، C، E، Q، G، H، I، L، K، M، F، P، S، T، W، Y، V).

2. محاسبه‌گر به طور خودکار ورودی شما را تأیید می‌کند تا اطمینان حاصل شود که فقط شامل کدهای آمینو اسید معتبر است.

3. بر روی دکمه "محاسبه وزن مولکولی" کلیک کنید یا منتظر بمانید تا محاسبه به طور خودکار کامل شود.

4. نتایج را مشاهده کنید، که شامل:

   • وزن مولکولی محاسبه شده به دالتون (Da)
   • طول توالی (تعداد آمینو اسیدها)
   • تجزیه و تحلیل ترکیب آمینو اسید
   • فرمول مورد استفاده برای محاسبه

5. می‌توانید نتایج را با کلیک بر روی دکمه "کپی" به کلیپ بورد خود کپی کنید تا در گزارش‌ها یا تحلیل‌های بیشتر استفاده کنید.

راهنمایی‌های ورودی

برای نتایج دقیق، هنگام وارد کردن توالی پروتئین خود این راهنمایی‌ها را دنبال کنید:

• فقط از کدهای یک حرفی استاندارد آمینو اسید (حروف بزرگ یا کوچک) استفاده کنید
• از وارد کردن فضاها، اعداد یا کاراکترهای ویژه خودداری کنید
• هر کاراکتر غیر آمینو اسیدی (مانند شماره‌گذاری توالی) را حذف کنید
• برای توالی‌هایی با آمینو اسیدهای غیر استاندارد، از ابزارهای جایگزین که از کدهای آمینو اسید گسترش یافته پشتیبانی می‌کنند، استفاده کنید

تفسیر نتایج

محاسبه‌گر چندین اطلاعات را ارائه می‌دهد:

1. وزن مولکولی: وزن مولکولی تخمینی پروتئین شما به دالتون (Da). برای پروتئین‌های بزرگ‌تر، این ممکن است به کیلودالتون (kDa) بیان شود.

2. طول توالی: تعداد کل آمینو اسیدها در توالی شما.

3. ترکیب آمینو اسید: تجزیه و تحلیل بصری محتوای آمینو اسید پروتئین شما، که شمارش و درصد هر آمینو اسید را نشان می‌دهد.

4. روش محاسبه: توضیح واضحی از نحوه محاسبه وزن مولکولی، شامل فرمول مورد استفاده.

موارد استفاده

محاسبه‌گر وزن مولکولی پروتئین کاربردهای متعددی در زمینه‌های مختلف علوم زیستی دارد:

تصفیه و تحلیل پروتئین

محققان از اطلاعات وزن مولکولی برای:

• راه‌اندازی ستون‌های مناسب فیلتراسیون ژل
• تعیین غلظت‌های مناسب پلی آکریل آمید برای SDS-PAGE
• تفسیر داده‌های طیف‌سنجی جرمی
• اعتبارسنجی نتایج بیان و تصفیه پروتئین استفاده می‌کنند

تولید پروتئین‌های نوترکیب

شرکت‌های بیوتکنولوژی به اطلاعات وزن مولکولی دقیق برای:

• طراحی سازه‌های بیان
• تخمین بازده پروتئین
• توسعه استراتژی‌های تصفیه
• شناسایی محصولات نهایی متکی هستند

سنتز پپتید

شیمیدانان پپتید از محاسبات وزن مولکولی برای:

• تعیین مقدار مواد اولیه مورد نیاز
• محاسبه بازده نظری
• تأیید هویت پپتیدهای سنتز شده
• طراحی روش‌های تحلیلی برای کنترل کیفیت استفاده می‌کنند

زیست‌شناسی ساختاری

زیست‌شناسان ساختاری به اطلاعات وزن مولکولی نیاز دارند تا:

• آزمایش‌های بلورینگی را راه‌اندازی کنند
• داده‌های پراش اشعه ایکس را تفسیر کنند
• تجزیه و تحلیل پیچیدگی‌های پروتئینی
• استوکیومتری تعاملات پروتئین-پروتئین را محاسبه کنند

توسعه دارویی

توسعه‌دهندگان دارو از وزن مولکولی پروتئین برای:

• شناسایی پروتئین‌های درمانی
• توسعه استراتژی‌های فرمولاسیون
• طراحی روش‌های تحلیلی
• تعیین مشخصات کنترل کیفیت استفاده می‌کنند

تحقیقات دانشگاهی

دانشجویان و محققان از محاسبه‌گر برای:

• آزمایش‌های آزمایشگاهی
• تحلیل داده‌ها
• طراحی آزمایش‌ها
• اهداف آموزشی استفاده می‌کنند

جایگزین‌ها

در حالی که محاسبه‌گر وزن مولکولی پروتئین ما تخمین‌های سریع و دقیقی ارائه می‌دهد، روش‌های جایگزین برای تعیین وزن مولکولی پروتئین وجود دارد:

1. روش‌های تجربی:

   • طیف‌سنجی جرمی (MS): اندازه‌گیری‌های بسیار دقیقی از وزن مولکولی ارائه می‌دهد و می‌تواند تغییرات پس از ترجمه را شناسایی کند
   • کروماتوگرافی جداسازی اندازه (SEC): وزن مولکولی را بر اساس شعاع هیدرودینامیکی تخمین می‌زند
   • SDS-PAGE: وزن مولکولی تقریبی را بر اساس تحرک الکتروفورزی ارائه می‌دهد

2. ابزارهای محاسباتی دیگر:

   • ExPASy ProtParam: پارامترهای پروتئینی بیشتری فراتر از وزن مولکولی ارائه می‌دهد
   • EMBOSS Pepstats: تجزیه و تحلیل آماری دقیق‌تری از توالی‌های پروتئینی ارائه می‌دهد
   • Protein Calculator v3.4: شامل محاسبات اضافی مانند نقطه ایزوالکتریک و ضریب جذب است

3. نرم‌افزارهای تخصصی:

   • برای پروتئین‌هایی با آمینو اسیدهای غیر استاندارد یا تغییرات پس از ترجمه
   • برای مجموعه‌های پروتئینی پیچیده یا پروتئین‌های چند واحدی
   • برای پروتئین‌های برچسب‌گذاری شده ایزوتوپی که در مطالعات NMR استفاده می‌شوند

تاریخچه تعیین وزن مولکولی پروتئین

مفهوم وزن مولکولی از زمانیکه جان دالتون نظریه اتمی خود را در اوایل قرن نوزدهم پیشنهاد کرد، بنیادی برای شیمی بوده است. با این حال، کاربرد آن در پروتئین‌ها تاریخچه‌ای جدیدتر دارد:

علم پروتئین اولیه (1800-1920)

• در سال 1838، یونس یعقوب برزیلیس اصطلاح "پروتئین" را از کلمه یونانی "پروتئوس" به معنای "اولیه" یا "از اهمیت اول" ابداع کرد.
• دانشمندان پروتئین اولیه مانند فردریک سانگر شروع به درک کردند که پروتئین‌ها از آمینو اسیدها تشکیل شده‌اند.
• مفهوم پروتئین‌ها به عنوان ماکرومولکول‌هایی با وزن مولکولی تعریف شده به تدریج شکل گرفت.

توسعه تکنیک‌های تحلیلی (1930-1960)

• اختراع اولتراسانتریفیوژ توسط تئودور سویدبرگ در دهه 1920 امکان اندازه‌گیری‌های دقیق وزن مولکولی پروتئین را فراهم کرد.
• توسعه تکنیک‌های الکتروفورز در دهه 1930 توسط آرنه تیسیلیوس روش دیگری برای تخمین اندازه پروتئین ارائه داد.
• در سال 1958، استنفورد مور و ویلیام اچ. استاین اولین توالی کامل آمینو اسیدهای ریبونوکلئاز را کامل کردند که امکان محاسبه دقیق وزن مولکولی را فراهم کرد.

عصر مدرن (1970-اکنون)

• توسعه تکنیک‌های طیف‌سنجی جرمی انقلاب بزرگی در تعیین وزن مولکولی پروتئین ایجاد کرد.
• جان فن و کویچی تاناکا در سال 2002 جایزه نوبل شیمی را برای توسعه روش‌های یونیزاسیون نرم برای تحلیل‌های طیف‌سنجی جرمی ماکرومولکول‌های زیستی دریافت کردند.
• روش‌های محاسباتی برای پیش‌بینی خواص پروتئین، از جمله وزن مولکولی، به طور فزاینده‌ای پیشرفته و در دسترس شدند.
• ظهور ژنومیک و پروتئومیک در دهه‌های 1990 و 2000 نیاز به ابزارهای تحلیل پروتئین با توان بالا، از جمله محاسبه‌گرهای خودکار وزن مولکولی را ایجاد کرد.

امروز، محاسبه وزن مولکولی پروتئین بخشی روتین اما ضروری از علم پروتئین است که با ابزارهایی مانند محاسبه‌گر ما که این محاسبات را برای محققان در سرتاسر جهان در دسترس قرار می‌دهد، تسهیل شده است.

مثال‌های کد

در اینجا مثال‌هایی از نحوه محاسبه وزن مولکولی پروتئین در زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف آورده شده است:

1' تابع VBA اکسل برای محاسبه وزن مولکولی پروتئین
2Function ProteinMolecularWeight(sequence As String) As Double
3    ' وزن‌های مولکولی آمینو اسید
4    Dim aaWeights As Object
5    Set aaWeights = CreateObject("Scripting.Dictionary")
6    
7    ' وزن‌های آمینو اسید را مقداردهی اولیه کنید
8    aaWeights("A") = 71.03711
9    aaWeights("R") = 156.10111
10    aaWeights("N") = 114.04293
11    aaWeights("D") = 115.02694
12    aaWeights("C") = 103.00919
13    aaWeights("E") = 129.04259
14    aaWeights("Q") = 128.05858
15    aaWeights("G") = 57.02146
16    aaWeights("H") = 137.05891
17    aaWeights("I") = 113.08406
18    aaWeights("L") = 113.08406
19    aaWeights("K") = 128.09496
20    aaWeights("M") = 131.04049
21    aaWeights("F") = 147.06841
22    aaWeights("P") = 97.05276
23    aaWeights("S") = 87.03203
24    aaWeights("T") = 101.04768
25    aaWeights("W") = 186.07931
26    aaWeights("Y") = 163.06333
27    aaWeights("V") = 99.06841
28    
29    ' وزن مولکولی آب
30    Const WATER_WEIGHT As Double = 18.01528
31    
32    ' تبدیل توالی به حروف بزرگ
33    sequence = UCase(sequence)
34    
35    ' محاسبه وزن کل
36    Dim totalWeight As Double
37    totalWeight = 0
38    
39    ' جمع وزن‌های آمینو اسیدهای فردی
40    Dim i As Integer
41    For i = 1 To Len(sequence)
42        Dim aa As String
43        aa = Mid(sequence, i, 1)
44        
45        If aaWeights.Exists(aa) Then
46            totalWeight = totalWeight + aaWeights(aa)
47        Else
48            ' کد آمینو اسید نامعتبر
49            ProteinMolecularWeight = -1
50            Exit Function
51        End If
52    Next i
53    
54    ' از دست رفتن آب از پیوندهای پپتیدی را کم کنید و آب انتهایی را اضافه کنید
55    Dim numAminoAcids As Integer
56    numAminoAcids = Len(sequence)
57    
58    ProteinMolecularWeight = totalWeight - (numAminoAcids - 1) * WATER_WEIGHT + WATER_WEIGHT
59End Function
60
61' استفاده در اکسل:
62' =ProteinMolecularWeight("ACDEFGHIKLMNPQRSTVWY")
63

1def calculate_protein_molecular_weight(sequence):
2    """
3    Calculate the molecular weight of a protein from its amino acid sequence.
4    
5    Args:
6        sequence (str): Protein sequence using one-letter amino acid codes
7        
8    Returns:
9        float: Molecular weight in Daltons (Da)
10    """
11    # وزن‌های مولکولی آمینو اسید
12    aa_weights = {
13        'A': 71.03711,
14        'R': 156.10111,
15        'N': 114.04293,
16        'D': 115.02694,
17        'C': 103.00919,
18        'E': 129.04259,
19        'Q': 128.05858,
20        'G': 57.02146,
21        'H': 137.05891,
22        'I': 113.08406,
23        'L': 113.08406,
24        'K': 128.09496,
25        'M': 131.04049,
26        'F': 147.06841,
27        'P': 97.05276,
28        'S': 87.03203,
29        'T': 101.04768,
30        'W': 186.07931,
31        'Y': 163.06333,
32        'V': 99.06841
33    }
34    
35    # وزن مولکولی آب
36    WATER_WEIGHT = 18.01528
37    
38    # تبدیل توالی به حروف بزرگ
39    sequence = sequence.upper()
40    
41    # تأیید صحت توالی
42    for aa in sequence:
43        if aa not in aa_weights:
44            raise ValueError(f"Invalid amino acid code: {aa}")
45    
46    # جمع وزن‌های آمینو اسیدهای فردی
47    total_weight = sum(aa_weights[aa] for aa in sequence)
48    
49    # از دست رفتن آب از پیوندهای پپتیدی را کم کنید و آب انتهایی را اضافه کنید
50    num_amino_acids = len(sequence)
51    molecular_weight = total_weight - (num_amino_acids - 1) * WATER_WEIGHT + WATER_WEIGHT
52    
53    return molecular_weight
54
55# مثال استفاده:
56sequence = "MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM"
57mw = calculate_protein_molecular_weight(sequence)
58print(f"Molecular weight: {mw:.2f} Da")
59

1function calculateProteinMolecularWeight(sequence) {
2  // وزن‌های مولکولی آمینو اسید
3  const aaWeights = {
4    'A': 71.03711,
5    'R': 156.10111,
6    'N': 114.04293,
7    'D': 115.02694,
8    'C': 103.00919,
9    'E': 129.04259,
10    'Q': 128.05858,
11    'G': 57.02146,
12    'H': 137.05891,
13    'I': 113.08406,
14    'L': 113.08406,
15    'K': 128.09496,
16    'M': 131.04049,
17    'F': 147.06841,
18    'P': 97.05276,
19    'S': 87.03203,
20    'T': 101.04768,
21    'W': 186.07931,
22    'Y': 163.06333,
23    'V': 99.06841
24  };
25  
26  // وزن مولکولی آب
27  const WATER_WEIGHT = 18.01528;
28  
29  // تبدیل توالی به حروف بزرگ
30  sequence = sequence.toUpperCase();
31  
32  // تأیید صحت توالی
33  for (let i = 0; i < sequence.length; i++) {
34    const aa = sequence[i];
35    if (!aaWeights[aa]) {
36      throw new Error(`Invalid amino acid code: ${aa}`);
37    }
38  }
39  
40  // جمع وزن‌های آمینو اسیدهای فردی
41  let totalWeight = 0;
42  for (let i = 0; i < sequence.length; i++) {
43    totalWeight += aaWeights[sequence[i]];
44  }
45  
46  // از دست رفتن آب از پیوندهای پپتیدی را کم کنید و آب انتهایی را اضافه کنید
47  const numAminoAcids = sequence.length;
48  const molecularWeight = totalWeight - (numAminoAcids - 1) * WATER_WEIGHT + WATER_WEIGHT;
49  
50  return molecularWeight;
51}
52
53// مثال استفاده:
54const sequence = "ACDEFGHIKLMNPQRSTVWY";
55try {
56  const mw = calculateProteinMolecularWeight(sequence);
57  console.log(`Molecular weight: ${mw.toFixed(2)} Da`);
58} catch (error) {
59  console.error(error.message);
60}
61

1import java.util.HashMap;
2import java.util.Map;
3
4public class ProteinMolecularWeightCalculator {
5    private static final Map<Character, Double> aminoAcidWeights = new HashMap<>();
6    private static final double WATER_WEIGHT = 18.01528;
7    
8    static {
9        // وزن‌های مولکولی آمینو اسید را مقداردهی اولیه کنید
10        aminoAcidWeights.put('A', 71.03711);
11        aminoAcidWeights.put('R', 156.10111);
12        aminoAcidWeights.put('N', 114.04293);
13        aminoAcidWeights.put('D', 115.02694);
14        aminoAcidWeights.put('C', 103.00919);
15        aminoAcidWeights.put('E', 129.04259);
16        aminoAcidWeights.put('Q', 128.05858);
17        aminoAcidWeights.put('G', 57.02146);
18        aminoAcidWeights.put('H', 137.05891);
19        aminoAcidWeights.put('I', 113.08406);
20        aminoAcidWeights.put('L', 113.08406);
21        aminoAcidWeights.put('K', 128.09496);
22        aminoAcidWeights.put('M', 131.04049);
23        aminoAcidWeights.put('F', 147.06841);
24        aminoAcidWeights.put('P', 97.05276);
25        aminoAcidWeights.put('S', 87.03203);
26        aminoAcidWeights.put('T', 101.04768);
27        aminoAcidWeights.put('W', 186.07931);
28        aminoAcidWeights.put('Y', 163.06333);
29        aminoAcidWeights.put('V', 99.06841);
30    }
31    
32    public static double calculateMolecularWeight(String sequence) throws IllegalArgumentException {
33        // تبدیل توالی به حروف بزرگ
34        sequence = sequence.toUpperCase();
35        
36        // تأیید صحت توالی
37        for (int i = 0; i < sequence.length(); i++) {
38            char aa = sequence.charAt(i);
39            if (!aminoAcidWeights.containsKey(aa)) {
40                throw new IllegalArgumentException("Invalid amino acid code: " + aa);
41            }
42        }
43        
44        // جمع وزن‌های آمینو اسیدهای فردی
45        double totalWeight = 0;
46        for (int i = 0; i < sequence.length(); i++) {
47            totalWeight += aminoAcidWeights.get(sequence.charAt(i));
48        }
49        
50        // از دست رفتن آب از پیوندهای پپتیدی را کم کنید و آب انتهایی را اضافه کنید
51        int numAminoAcids = sequence.length();
52        double molecularWeight = totalWeight - (numAminoAcids - 1) * WATER_WEIGHT + WATER_WEIGHT;
53        
54        return molecularWeight;
55    }
56    
57    public static void main(String[] args) {
58        try {
59            String sequence = "MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM";
60            double mw = calculateMolecularWeight(sequence);
61            System.out.printf("Molecular weight: %.2f Da%n", mw);
62        } catch (IllegalArgumentException e) {
63            System.err.println(e.getMessage());
64        }
65    }
66}
67

1#include <iostream>
2#include <string>
3#include <map>
4#include <stdexcept>
5#include <algorithm>
6
7double calculateProteinMolecularWeight(const std::string& sequence) {
8    // وزن‌های مولکولی آمینو اسید
9    std::map<char, double> aaWeights = {
10        {'A', 71.03711},
11        {'R', 156.10111},
12        {'N', 114.04293},
13        {'D', 115.02694},
14        {'C', 103.00919},
15        {'E', 129.04259},
16        {'Q', 128.05858},
17        {'G', 57.02146},
18        {'H', 137.05891},
19        {'I', 113.08406},
20        {'L', 113.08406},
21        {'K', 128.09496},
22        {'M', 131.04049},
23        {'F', 147.06841},
24        {'P', 97.05276},
25        {'S', 87.03203},
26        {'T', 101.04768},
27        {'W', 186.07931},
28        {'Y', 163.06333},
29        {'V', 99.06841}
30    };
31    
32    // وزن مولکولی آب
33    const double WATER_WEIGHT = 18.01528;
34    
35    // تبدیل توالی به حروف بزرگ
36    std::string upperSequence = sequence;
37    std::transform(upperSequence.begin(), upperSequence.end(), upperSequence.begin(), ::toupper);
38    
39    // تأیید صحت توالی
40    for (char aa : upperSequence) {
41        if (aaWeights.find(aa) == aaWeights.end()) {
42            throw std::invalid_argument(std::string("Invalid amino acid code: ") + aa);
43        }
44    }
45    
46    // جمع وزن‌های آمینو اسیدهای فردی
47    double totalWeight = 0.0;
48    for (char aa : upperSequence) {
49        totalWeight += aaWeights[aa];
50    }
51    
52    // از دست رفتن آب از پیوندهای پپتیدی را کم کنید و آب انتهایی را اضافه کنید
53    int numAminoAcids = upperSequence.length();
54    double molecularWeight = totalWeight - (numAminoAcids - 1) * WATER_WEIGHT + WATER_WEIGHT;
55    
56    return molecularWeight;
57}
58
59int main() {
60    try {
61        std::string sequence = "ACDEFGHIKLMNPQRSTVWY";
62        double mw = calculateProteinMolecularWeight(sequence);
63        std::cout << "Molecular weight: " << std::fixed << std::setprecision(2) << mw << " Da" << std::endl;
64    } catch (const std::exception& e) {
65        std::cerr << "Error: " << e.what() << std::endl;
66    }
67    
68    return 0;
69}
70

سوالات متداول

وزن مولکولی پروتئین چیست؟

وزن مولکولی پروتئین، که به عنوان جرم مولکولی نیز شناخته می‌شود، جرم کل یک مولکول پروتئین است که به دالتون (Da) یا کیلودالتون (kDa) بیان می‌شود. این نمایانگر مجموع جرم‌های تمام اتم‌های موجود در پروتئین است و از مولکول‌های آب که در طی تشکیل پیوند پپتیدی از دست می‌روند، حساب می‌کند. این ویژگی بنیادی برای شناسایی، تصفیه و تحلیل پروتئین بسیار مهم است.

دقت این محاسبه‌گر وزن مولکولی پروتئین چقدر است؟

این محاسبه‌گر وزن مولکولی نظری را بر اساس توالی آمینو اسید با دقت بالا ارائه می‌دهد. این محاسبه از وزن‌های مولکولی استاندارد آمینو اسیدها استفاده می‌کند و از دست رفتن آب در طی تشکیل پیوند پپتیدی را در نظر می‌گیرد. با این حال، این محاسبه تغییرات پس از ترجمه، آمینو اسیدهای غیر استاندارد یا واریانس‌های ایزوتوپی که ممکن است در پروتئین‌های واقعی وجود داشته باشد را در نظر نمی‌گیرد.

واحدهای مورد استفاده برای وزن مولکولی پروتئین چیست؟

وزن مولکولی پروتئین‌ها معمولاً به دالتون (Da) یا کیلودالتون (kDa) بیان می‌شود، که در آن 1 kDa برابر با 1,000 Da است. دالتون تقریباً برابر با جرم یک اتم هیدروژن است (1.66 × 10^-24 گرم). برای مرجع، پپتیدهای کوچک ممکن است چند صد Da باشند، در حالی که پروتئین‌های بزرگ می‌توانند صدها kDa باشند.

چرا وزن مولکولی محاسبه شده من با مقادیر تجربی متفاوت است؟

چندین عامل می‌تواند باعث اختلاف بین وزن مولکولی محاسبه شده و تجربی شود:

1. تغییرات پس از ترجمه (فسفوریلاسیون، گلیکوزیلاسیون و غیره)
2. تشکیل پیوندهای دی‌سولفیدی
3. پردازش پروتئینی
4. آمینو اسیدهای غیر استاندارد
5. خطاهای اندازه‌گیری تجربی
6. واریانس‌های ایزوتوپی

برای تعیین دقیق وزن مولکولی پروتئین‌های تغییر یافته، استفاده از طیف‌سنجی جرمی توصیه می‌شود.

آیا این محاسبه‌گر می‌تواند وزن مولکولی پروتئینی با پیوندهای دی‌سولفیدی را محاسبه کند؟

بله، اما این محاسبه‌گر به طور خودکار برای پیوندهای دی‌سولفیدی تنظیم نمی‌شود. هر تشکیل پیوند دی‌سولفیدی منجر به از دست رفتن دو اتم هیدروژن (2.01588 Da) می‌شود. برای حساب کردن پیوندهای دی‌سولفیدی، وزن مولکولی محاسبه شده را برای هر پیوند دی‌سولفیدی در پروتئین خود 2.01588 Da کم کنید.

وزن مولکولی پروتئین چگونه با اندازه پروتئین ارتباط دارد؟

در حالی که وزن مولکولی با اندازه پروتئین همبستگی دارد، این ارتباط همیشه مستقیم نیست. عواملی که بر اندازه فیزیکی پروتئین تأثیر می‌گذارند شامل:

• ترکیب آمینو اسید
• ساختار ثانویه و سوم
• پوسته هیدراتاسیون
• تغییرات پس از ترجمه
• شرایط محیطی (pH، غلظت نمک)

برای تخمین تقریبی، یک پروتئین گلوبولار با وزن 10 kDa دارای قطر حدود 2-3 نانومتر است.

منابع

1. گاستیگر، ای.، هوگلند، سی.، گاتیکر، آ.، دوواد، س.، ویلکینز، م.ر.، آپل، ر.د.، بایروچ، آ. (2005) ابزارهای شناسایی و تحلیل پروتئین در سرور ExPASy. در: واکر، ج.م. (ویرایش) راهنمای پروتئومیک. انتشارات هومانا.

2. نلسون، د. ال.، و ککس، م. م. (2017). اصول بیوشیمی لهنینگر (ویرایش 7). انتشارات و.ه. فریمن و شرکت.

3. استین، ه.، و مان، م. (2004). الفباهای (و XYZ) توالی‌یابی پپتید. بررسی‌های طبیعت زیست‌شناسی مولکولی، 5(9)، 699-711.

4. ووت، د.، ووت، ج. گ.، و پرات، سی. و. (2016). اصول بیوشیمی: زندگی در سطح مولکولی (ویرایش 5). وایلی.

5. کریتون، ت. ای. (2010). بیوشیمی فیزیکی اسیدهای نوکلئیک و پروتئین‌ها. انتشارات هلووتین.

6. کنسرسیوم یونی‌پروت. (2021). یونی‌پروت: پایگاه داده دانش پروتئین جهانی در سال 2021. تحقیقات اسیدهای نوکلئیک، 49(D1)، D480-D489.

7. آرتیمو، پ.، جانالاجدا، م.، آرنولد، ک.، باراتین، د.، ساردی، گ.، دوواد، س.، فلیگل، و.، فورتیر، آ.، گاستیگر، ای.، گروسیدیر، آ.، هرناندز، س.، ایوانیدیس، و.، کازنتسوف، د.، لیچتی، ر.، موری، س.، موستاگیور، ک.، رداسچی، ن.، راسیئر، گ.، و استوکینگر، ه. (2012). ExPASy: پورتال منابع بیوانفورماتیک SIB. تحقیقات اسیدهای نوکلئیک، 40(W1)، W597-W603.

8. کینتر، م.، و شرمن، ن. ای. (2005). توالی‌یابی و شناسایی پروتئین با استفاده از طیف‌سنجی جرمی. وایلی-اینترساینس.

محاسبه‌گر وزن مولکولی پروتئین ما را امروز امتحان کنید تا به سرعت و دقت وزن مولکولی توالی‌های پروتئینی خود را تعیین کنید. چه در حال برنامه‌ریزی آزمایش‌ها، تحلیل نتایج، یا یادگیری درباره بیوشیمی پروتئین باشید، این ابزار اطلاعاتی را که به آن نیاز دارید در چند ثانیه فراهم می‌کند.