حاسبة الوزن الجزيئي للبروتين

المقدمة

تُعتبر حاسبة الوزن الجزيئي للبروتين أداة أساسية للكيميائيين الحيويين وعلماء الأحياء الجزيئية وعلماء البروتين الذين يحتاجون إلى تحديد كتلة البروتينات بناءً على تسلسلات الأحماض الأمينية الخاصة بها. البروتينات هي جزيئات ضخمة معقدة تتكون من سلاسل الأحماض الأمينية، ومعرفة وزنها الجزيئي أمر بالغ الأهمية لمجموعة متنوعة من التقنيات المخبرية وتصميم التجارب وتحليل البيانات. توفر هذه الحاسبة طريقة سريعة ودقيقة لتقدير الوزن الجزيئي لأي بروتين باستخدام تسلسل الأحماض الأمينية، مما يوفر الوقت الثمين للباحثين ويقلل من احتمال حدوث أخطاء في الحسابات.

يمثل الوزن الجزيئي للبروتين، الذي يُعبر عنه غالبًا بالدالتون (Da) أو الكيلودالتون (kDa)، مجموع الأوزان الفردية لجميع الأحماض الأمينية في البروتين، مع الأخذ في الاعتبار جزيئات الماء المفقودة أثناء تشكيل الروابط الببتيدية. تؤثر هذه الخاصية الأساسية على سلوك البروتين في المحلول، وحركية الهجرة في الكهربية، وخصائص البلورة، والعديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأخرى التي تعتبر مهمة في الأبحاث والتطبيقات الصناعية.

تتطلب حاسبتنا سهلة الاستخدام فقط تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين الخاص بك باستخدام رموز الأحماض الأمينية ذات الحرف الواحد لتوليد تقديرات دقيقة للوزن الجزيئي، مما يجعلها متاحة لكل من الباحثين ذوي الخبرة والطلاب الجدد في علم البروتينات.

كيفية حساب الوزن الجزيئي للبروتين

الصيغة الأساسية

يتم حساب الوزن الجزيئي للبروتين باستخدام الصيغة التالية:

$MW_{protein} = \sum_{i=1}^{n} MW_{amino acid_i} - (n-1) \times MW_{water} + MW_{water}$

حيث:

• $MW_{protein}$ هو الوزن الجزيئي للبروتين بالكامل بالدالتون (Da)
• $\sum_{i=1}^{n} MW_{amino acid_i}$ هو مجموع الأوزان الجزيئية لجميع الأحماض الأمينية الفردية
• $n$ هو عدد الأحماض الأمينية في التسلسل
• $MW_{water}$ هو الوزن الجزيئي للماء (18.01528 Da)
• $(n-1)$ يمثل عدد الروابط الببتيدية التي تم تشكيلها
• يتم إضافة $+ MW_{water}$ في النهاية لحساب المجموعات الطرفية (H و OH)

أوزان الأحماض الأمينية الجزيئية

تستخدم الحسابات الأوزان الجزيئية القياسية لـ 20 حمضًا أمينيًا شائعًا:

فقدان الماء في تشكيل الروابط الببتيدية

عند انضمام الأحماض الأمينية لتشكيل بروتين، يتم إنشاء روابط ببتيدية. خلال هذه العملية، يتم إطلاق جزيء ماء (H₂O) لكل رابطة تتشكل. يجب أخذ هذا الفقد في الاعتبار في حساب الوزن الجزيئي.

بالنسبة لبروتين يحتوي على n حمضًا أمينيًا، يتم تشكيل (n-1) روابط ببتيدية، مما يؤدي إلى فقدان (n-1) جزيئات ماء. ومع ذلك، نضيف مرة أخرى جزيء ماء واحد لحساب المجموعات الطرفية (H عند الطرف N و OH عند الطرف C).

مثال على الحساب

دعونا نحسب الوزن الجزيئي لثلاثي ببتيد بسيط: Ala-Gly-Ser (AGS)

1. اجمع أوزان الأحماض الأمينية الفردية:

   • الألانين (A): 71.03711 Da
   • الجلايسين (G): 57.02146 Da
   • السيرين (S): 87.03203 Da
   • المجموع: 215.0906 Da

2. اطرح فقدان الماء من الروابط الببتيدية:

   • عدد الروابط الببتيدية = 3-1 = 2
   • الوزن الجزيئي للماء = 18.01528 Da
   • إجمالي فقدان الماء = 2 × 18.01528 = 36.03056 Da

3. أضف مرة أخرى جزيء ماء واحد للمجموعات الطرفية:

   • 18.01528 Da

4. الوزن الجزيئي النهائي:

   • 215.0906 - 36.03056 + 18.01528 = 197.07532 Da

كيفية استخدام هذه الحاسبة

استخدام حاسبة الوزن الجزيئي للبروتين أمر بسيط:

1. أدخل تسلسل البروتين الخاص بك في مربع النص باستخدام رموز الأحماض الأمينية ذات الحرف الواحد القياسية (A، R، N، D، C، E، Q، G، H، I، L، K، M، F، P، S، T، W، Y، V).

2. ستقوم الحاسبة بالتحقق من صحة إدخالك تلقائيًا للتأكد من أنه يحتوي على رموز أحماض أمينية صالحة فقط.

3. انقر على زر "حساب الوزن الجزيئي" أو انتظر حتى تكتمل الحسابات تلقائيًا.

4. عرض النتائج، والتي تشمل:

   • الوزن الجزيئي المحسوب بالدالتون (Da)
   • طول التسلسل (عدد الأحماض الأمينية)
   • تحليل لمحتوى الأحماض الأمينية
   • الصيغة المستخدمة في الحساب

5. يمكنك نسخ النتائج إلى الحافظة الخاصة بك بالنقر على زر "نسخ" لاستخدامها في التقارير أو التحليل الإضافي.

إرشادات الإدخال

للحصول على نتائج دقيقة، اتبع هذه الإرشادات عند إدخال تسلسل البروتين الخاص بك:

• استخدم فقط رموز الأحماض الأمينية ذات الحرف الواحد القياسية (حروف كبيرة أو صغيرة)
• لا تتضمن مسافات أو أرقام أو رموز خاصة
• قم بإزالة أي أحرف غير أحماض أمينية (مثل ترقيم التسلسل)
• بالنسبة للتسلسلات التي تحتوي على أحماض أمينية غير قياسية، ضع في اعتبارك استخدام أدوات بديلة تدعم رموز الأحماض الأمينية الموسعة

تفسير النتائج

تقدم الحاسبة عدة معلومات:

1. الوزن الجزيئي: الوزن الجزيئي المقدّر لبروتينك بالدالتون (Da). بالنسبة للبروتينات الكبيرة، قد يتم التعبير عن ذلك بالكيلودالتون (kDa).

2. طول التسلسل: العدد الإجمالي للأحماض الأمينية في تسلسلك.

3. تركيب الأحماض الأمينية: تحليل بصري لمحتوى الأحماض الأمينية في بروتينك، يُظهر كل من العدد والنسبة المئوية لكل حمض أميني.

4. طريقة الحساب: توضيح واضح لكيفية حساب الوزن الجزيئي، بما في ذلك الصيغة المستخدمة.

حالات الاستخدام

تتمتع حاسبة الوزن الجزيئي للبروتين بالعديد من التطبيقات عبر مجالات العلوم الحياتية المختلفة:

تنقية البروتين وتحليله

يستخدم الباحثون معلومات الوزن الجزيئي لـ:

• إعداد أعمدة الترشيح الهلامية المناسبة
• تحديد تركيزات الهلام البولي أكريلاميد المناسبة لـ SDS-PAGE
• تفسير بيانات الطيف الكتلي
• التحقق من نتائج التعبير والتنقية للبروتين

إنتاج البروتينات المؤتلفة

تعتمد شركات التكنولوجيا الحيوية على حسابات الوزن الجزيئي الدقيقة لـ:

• تصميم التركيبات التعبيرية
• تقدير عوائد البروتين
• تطوير استراتيجيات التنقية
• تحليل المنتجات النهائية

تخليق الببتيد

يستخدم كيميائيو الببتيد حسابات الوزن الجزيئي لـ:

• تحديد كمية المواد الأولية اللازمة
• حساب العوائد النظرية
• التحقق من هوية الببتيدات المُصنَّعة
• تصميم طرق تحليل للرقابة على الجودة

البيولوجيا الهيكلية

يحتاج علماء البيولوجيا الهيكلية إلى معلومات الوزن الجزيئي لـ:

• إعداد تجارب البلورة
• تفسير بيانات حيود الأشعة السينية
• تحليل المجمعات البروتينية
• حساب النسبية للترابطات بين البروتينات

تطوير الأدوية

يستخدم مطورو الأدوية الوزن الجزيئي للبروتين لـ:

• تحليل البروتينات العلاجية
• تطوير استراتيجيات الصياغة
• تصميم طرق تحليل
• وضع مواصفات الرقابة على الجودة

البحث الأكاديمي

يستخدم الطلاب والباحثون الحاسبة لـ:

• التجارب المخبرية
• تحليل البيانات
• تصميم التجارب
• الأغراض التعليمية

البدائل

بينما توفر حاسبة الوزن الجزيئي للبروتين تقديرات سريعة ودقيقة، هناك طرق بديلة لتحديد الوزن الجزيئي للبروتين:

1. طرق تجريبية:

   • الطيف الكتلي (MS): يوفر قياسات دقيقة للغاية للوزن الجزيئي ويمكنه الكشف عن التعديلات ما بعد الترجمة
   • الكروماتوغرافيا بالاستبعاد الحجمي (SEC): يقدر الوزن الجزيئي بناءً على نصف القطر الهيدروديناميكي
   • SDS-PAGE: يوفر وزنًا جزيئيًا تقريبيًا بناءً على حركية الهجرة الكهربية

2. أدوات حسابية أخرى:

   • ExPASy ProtParam: يقدم معلمات بروتينية إضافية تتجاوز الوزن الجزيئي
   • EMBOSS Pepstats: يوفر تحليلًا إحصائيًا مفصلًا لتسلسلات البروتين
   • حاسبة البروتين v3.4: تتضمن حسابات إضافية مثل نقطة isoeletric ومعامل الانكسار

3. برمجيات متخصصة:

   • للبروتينات التي تحتوي على أحماض أمينية غير قياسية أو تعديلات ما بعد الترجمة
   • للبروتينات المعقدة أو البروتينات متعددة الوحدات
   • للبروتينات المعلمة نظريًا المستخدمة في دراسات NMR

تاريخ تحديد الوزن الجزيئي للبروتين

لقد كانت فكرة الوزن الجزيئي أساسية في الكيمياء منذ أن اقترح جون دالتون نظريته الذرية في أوائل القرن التاسع عشر. ومع ذلك، فإن التطبيق على البروتينات له تاريخ أكثر حداثة:

علم البروتينات المبكر (1800-1920)

• في عام 1838، صاغ يونس يعقوب بيرزيليوس مصطلح "بروتين" من الكلمة اليونانية "بروتيوس"، والتي تعني "أساسي" أو "الأهم".
• بدأ العلماء الأوائل في البروتينات مثل فريدريك سانجر في فهم أن البروتينات تتكون من أحماض أمينية.
• ظهرت فكرة أن البروتينات هي جزيئات ضخمة ذات أوزان جزيئية محددة تدريجياً.

تطوير التقنيات التحليلية (1930-1960)

• سمحت اختراع الطرد المركزي الفائق من قبل ثيودور سفيدبرغ في العشرينيات بأول قياسات دقيقة لأوزان البروتين الجزيئية.
• قدمت تقنيات الكهربية التي تم تطويرها في الثلاثينيات من قبل أرني تيزيليوس طريقة أخرى لتقدير حجم البروتين.
• في عام 1958، أكمل ستانفورد مور وويليام إتش. ستاين أول تسلسل كامل لحمض ريبونيوكلياز، مما سمح بحساب الوزن الجزيئي بدقة.

العصر الحديث (1970-الحاضر)

• ثورة تطوير تقنيات الطيف الكتلي في تحديد الوزن الجزيئي للبروتين.
• حصل جون فين وكيوشي تاناكا على جائزة نوبل في الكيمياء عام 2002 لتطويرهم طرق التأين الناعم لتحليل الجزيئات البيولوجية الكبيرة باستخدام الطيف الكتلي.
• أصبحت الطرق الحسابية لتوقع خصائص البروتين، بما في ذلك الوزن الجزيئي، أكثر تطوراً وسهولة في الوصول.
• أدى ظهور الجينوميات والبروتينيات في التسعينيات والألفينيات إلى الحاجة إلى أدوات تحليل البروتين عالية الإنتاجية، بما في ذلك الحاسبات الآلية للوزن الجزيئي.

اليوم، يُعتبر حساب الوزن الجزيئي للبروتين جزءًا روتينيًا ولكنه أساسي من علم البروتينات، يسهل استخدام أدوات مثل حاسبتنا التي تجعل هذه الحسابات متاحة للباحثين في جميع أنحاء العالم.

أمثلة على الشيفرات

إليك أمثلة حول كيفية حساب الوزن الجزيئي للبروتين في لغات برمجة مختلفة:

1' دالة VBA في Excel لحساب الوزن الجزيئي للبروتين
2Function ProteinMolecularWeight(sequence As String) As Double
3    ' أوزان الأحماض الأمينية الجزيئية
4    Dim aaWeights As Object
5    Set aaWeights = CreateObject("Scripting.Dictionary")
6    
7    ' تهيئة أوزان الأحماض الأمينية
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    ' الوزن الجزيئي للماء
30    Const WATER_WEIGHT As Double = 18.01528
31    
32    ' تحويل التسلسل إلى أحرف كبيرة
33    sequence = UCase(sequence)
34    
35    ' حساب الوزن الإجمالي
36    Dim totalWeight As Double
37    totalWeight = 0
38    
39    ' جمع أوزان الأحماض الأمينية الفردية
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            ' رمز حمض أميني غير صالح
49            ProteinMolecularWeight = -1
50            Exit Function
51        End If
52    Next i
53    
54    ' اطرح فقدان الماء من الروابط الببتيدية وأضف ماءً طرفيًا
55    Dim numAminoAcids As Integer
56    numAminoAcids = Len(sequence)
57    
58    ProteinMolecularWeight = totalWeight - (numAminoAcids - 1) * WATER_WEIGHT + WATER_WEIGHT
59End Function
60
61' الاستخدام في Excel:
62' =ProteinMolecularWeight("ACDEFGHIKLMNPQRSTVWY")
63

1def calculate_protein_molecular_weight(sequence):
2    """
3    حساب الوزن الجزيئي لبروتين من تسلسل أحماضه الأمينية.
4    
5    Args:
6        sequence (str): تسلسل البروتين باستخدام رموز الأحماض الأمينية ذات الحرف الواحد
7        
8    Returns:
9        float: الوزن الجزيئي بالدالتون (Da)
10    """
11    # أوزان الأحماض الأمينية الجزيئية
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    # الوزن الجزيئي للماء
36    WATER_WEIGHT = 18.01528
37    
38    # تحويل التسلسل إلى أحرف كبيرة
39    sequence = sequence.upper()
40    
41    # التحقق من صحة التسلسل
42    for aa in sequence:
43        if aa not in aa_weights:
44            raise ValueError(f"رمز حمض أميني غير صالح: {aa}")
45    
46    # جمع أوزان الأحماض الأمينية الفردية
47    total_weight = sum(aa_weights[aa] for aa in sequence)
48    
49    # اطرح فقدان الماء من الروابط الببتيدية وأضف ماءً طرفيًا
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 على الاستخدام:
56sequence = "MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM"
57mw = calculate_protein_molecular_weight(sequence)
58print(f"الوزن الجزيئي: {mw:.2f} Da")
59

1function calculateProteinMolecularWeight(sequence) {
2  // أوزان الأحماض الأمينية الجزيئية
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  // الوزن الجزيئي للماء
27  const WATER_WEIGHT = 18.01528;
28  
29  // تحويل التسلسل إلى أحرف كبيرة
30  sequence = sequence.toUpperCase();
31  
32  // التحقق من صحة التسلسل
33  for (let i = 0; i < sequence.length; i++) {
34    const aa = sequence[i];
35    if (!aaWeights[aa]) {
36      throw new Error(`رمز حمض أميني غير صالح: ${aa}`);
37    }
38  }
39  
40  // جمع أوزان الأحماض الأمينية الفردية
41  let totalWeight = 0;
42  for (let i = 0; i < sequence.length; i++) {
43    totalWeight += aaWeights[sequence[i]];
44  }
45  
46  // اطرح فقدان الماء من الروابط الببتيدية وأضف ماءً طرفيًا
47  const numAminoAcids = sequence.length;
48  const molecularWeight = totalWeight - (numAminoAcids - 1) * WATER_WEIGHT + WATER_WEIGHT;
49  
50  return molecularWeight;
51}
52
53// مثال على الاستخدام:
54const sequence = "ACDEFGHIKLMNPQRSTVWY";
55try {
56  const mw = calculateProteinMolecularWeight(sequence);
57  console.log(`الوزن الجزيئي: ${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        // تهيئة أوزان الأحماض الأمينية
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        // تحويل التسلسل إلى أحرف كبيرة
34        sequence = sequence.toUpperCase();
35        
36        // التحقق من صحة التسلسل
37        for (int i = 0; i < sequence.length(); i++) {
38            char aa = sequence.charAt(i);
39            if (!aminoAcidWeights.containsKey(aa)) {
40                throw new IllegalArgumentException("رمز حمض أميني غير صالح: " + aa);
41            }
42        }
43        
44        // جمع أوزان الأحماض الأمينية الفردية
45        double totalWeight = 0;
46        for (int i = 0; i < sequence.length(); i++) {
47            totalWeight += aminoAcidWeights.get(sequence.charAt(i));
48        }
49        
50        // اطرح فقدان الماء من الروابط الببتيدية وأضف ماءً طرفيًا
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("الوزن الجزيئي: %.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    // أوزان الأحماض الأمينية الجزيئية
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    // الوزن الجزيئي للماء
33    const double WATER_WEIGHT = 18.01528;
34    
35    // تحويل التسلسل إلى أحرف كبيرة
36    std::string upperSequence = sequence;
37    std::transform(upperSequence.begin(), upperSequence.end(), upperSequence.begin(), ::toupper);
38    
39    // التحقق من صحة التسلسل
40    for (char aa : upperSequence) {
41        if (aaWeights.find(aa) == aaWeights.end()) {
42            throw std::invalid_argument(std::string("رمز حمض أميني غير صالح: ") + aa);
43        }
44    }
45    
46    // جمع أوزان الأحماض الأمينية الفردية
47    double totalWeight = 0.0;
48    for (char aa : upperSequence) {
49        totalWeight += aaWeights[aa];
50    }
51    
52    // اطرح فقدان الماء من الروابط الببتيدية وأضف ماءً طرفيًا
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 << "الوزن الجزيئي: " << std::fixed << std::setprecision(2) << mw << " Da" << std::endl;
64    } catch (const std::exception& e) {
65        std::cerr << "خطأ: " << e.what() << std::endl;
66    }
67    
68    return 0;
69}
70

الأسئلة الشائعة

ما هو الوزن الجزيئي للبروتين؟

الوزن الجزيئي للبروتين، المعروف أيضًا باسم الكتلة الجزيئية، هو إجمالي كتلة جزيء البروتين معبرًا عنها بالدالتون (Da) أو الكيلودالتون (kDa). يمثل مجموع كتل جميع الذرات في البروتين، مع الأخذ في الاعتبار فقدان جزيئات الماء أثناء تشكيل الروابط الببتيدية. تعتبر هذه الخاصية الأساسية حاسمة لتوصيف البروتينات وتنقيتها وتحليلها.

ما مدى دقة هذه الحاسبة للوزن الجزيئي للبروتين؟

توفر هذه الحاسبة الوزن الجزيئي النظري بناءً على تسلسل الأحماض الأمينية بدقة عالية. تستخدم الكتل الجزيئية القياسية للأحماض الأمينية وتراعي فقدان الماء أثناء تشكيل الروابط الببتيدية. ومع ذلك، لا تأخذ في الاعتبار التعديلات ما بعد الترجمة، أو الأحماض الأمينية غير القياسية، أو الاختلافات النظيرية التي قد تكون موجودة في البروتينات الحقيقية.

ما هي الوحدات المستخدمة للوزن الجزيئي للبروتين؟

عادةً ما يتم التعبير عن الأوزان الجزيئية للبروتينات بالدالتون (Da) أو الكيلودالتون (kDa)، حيث يساوي 1 kDa 1,000 Da. الدالتون تقريبًا يساوي كتلة ذرة الهيدروجين (1.66 × 10^-24 جرام). كمرجع، قد تكون الببتيدات الصغيرة بضع مئات من الدالتون، بينما يمكن أن تكون البروتينات الكبيرة مئات الكيلودالتون.

لماذا يختلف الوزن الجزيئي المحسوب عن القيم التجريبية؟

يمكن أن تتسبب عدة عوامل في حدوث اختلافات بين الأوزان الجزيئية المحسوبة والتجريبية:

1. التعديلات ما بعد الترجمة (الفسفرة، الجليكوزيل، إلخ)
2. تشكيل الروابط ثنائية الكبريت
3. المعالجة البروتينية
4. الأحماض الأمينية غير القياسية
5. أخطاء القياس التجريبية
6. الاختلافات النظيرية

للحصول على تحديد دقيق للوزن الجزيئي للبروتينات المعدلة، يُوصى باستخدام الطيف الكتلي.

هل يمكن لهذه الحاسبة التعامل مع الأحماض الأمينية غير القياسية؟

تدعم هذه الحاسبة فقط الأحماض الأمينية الـ 20 القياسية باستخدام رموزها ذات الحرف الواحد (A، R، N، D، C، E، Q، G، H، I، L، K، M، F، P، S، T، W، Y، V). بالنسبة للبروتينات التي تحتوي على أحماض أمينية غير قياسية، أو السيلينوسيستين، أو البيروليسين، أو غيرها من الرواسب المعدلة، ستكون هناك حاجة إلى أدوات متخصصة أو حسابات يدوية.

كيف أفسر نتائج تركيب الأحماض الأمينية؟

يظهر تركيب الأحماض الأمينية العدد والنسبة المئوية لكل حمض أميني في تسلسل البروتين الخاص بك. تعتبر هذه المعلومات مفيدة لـ:

• فهم الخصائص الفيزيائية لبروتينك
• تحديد المناطق ذات الأهمية (مثل البقع الكارهة للماء)
• التخطيط للإجراءات التجريبية (مثل القياسات الطيفية)
• مقارنة البروتينات المتشابهة عبر الأنواع

ما هو الفرق بين الوزن الجزيئي المتوسط والوزن الجزيئي الأحادي النظير؟

• الوزن الجزيئي الأحادي النظير يستخدم كتلة النظير الأكثر وفرة لكل عنصر (ما تقدمه هذه الحاسبة)
• الوزن الجزيئي المتوسط يستخدم المتوسط المرجح لجميع النظائر الطبيعية

بالنسبة للببتيدات الصغيرة، يكون الفرق ضئيلاً، لكنه يصبح أكثر أهمية بالنسبة للبروتينات الكبيرة. تقيس الطيف الكتلي عادةً الكتل الأحادية النظير للجزيئات الصغيرة والكتل المتوسطة للجزيئات الأكبر.

كيف تتعامل الحاسبة مع المجموعات الطرفية عند الطرفين N و C؟

تأخذ الحاسبة في الاعتبار المجموعات الطرفية القياسية (NH₂- و -COOH) من خلال إضافة جزيء ماء واحد (18.01528 Da) مرة أخرى بعد طرح الماء المفقود في تشكيل الروابط الببتيدية. يضمن ذلك أن الوزن الجزيئي المحسوب يمثل البروتين الكامل مع المجموعات الطرفية المناسبة.

هل يمكنني حساب الوزن الجزيئي لبروتين يحتوي على روابط ثنائية الكبريت؟

نعم، ولكن هذه الحاسبة لا تضبط تلقائيًا لروابط ثنائية الكبريت. كل تشكيل لرابطة ثنائية الكبريت يؤدي إلى فقدان ذرتين من الهيدروجين (2.01588 Da). لأخذ روابط ثنائية الكبريت في الاعتبار، اطرح 2.01588 Da من الوزن الجزيئي المحسوب لكل رابطة ثنائية الكبريت في بروتينك.

كيف يرتبط الوزن الجزيئي للبروتين بحجم البروتين؟

بينما يرتبط الوزن الجزيئي بحجم البروتين، فإن العلاقة ليست دائمًا مباشرة. تشمل العوامل التي تؤثر على الحجم الفيزيائي للبروتين:

• تركيب الأحماض الأمينية
• الهيكل الثانوي والثالثي
• غلاف الترطيب
• التعديلات ما بعد الترجمة
• الظروف البيئية (درجة الحموضة، تركيز الملح)

للحصول على تقدير تقريبي، فإن بروتينًا كرويًا بوزن 10 kDa له قطر يبلغ حوالي 2-3 نانومتر.

المراجع

1. Gasteiger E., Hoogland C., Gattiker A., Duvaud S., Wilkins M.R., Appel R.D., Bairoch A. (2005) Protein Identification and Analysis Tools on the ExPASy Server. In: Walker J.M. (eds) The Proteomics Protocols Handbook. Humana Press.

2. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2017). Lehninger Principles of Biochemistry (7th ed.). W.H. Freeman and Company.

3. Steen, H., & Mann, M. (2004). The ABC's (and XYZ's) of peptide sequencing. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 5(9), 699-711.

4. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level (5th ed.). Wiley.

5. Creighton, T. E. (2010). The Biophysical Chemistry of Nucleic Acids & Proteins. Helvetian Press.

6. UniProt Consortium. (2021). UniProt: the universal protein knowledgebase in 2021. Nucleic Acids Research, 49(D1), D480-D489.

7. Artimo, P., Jonnalagedda, M., Arnold, K., Baratin, D., Csardi, G., de Castro, E., Duvaud, S., Flegel, V., Fortier, A., Gasteiger, E., Grosdidier, A., Hernandez, C., Ioannidis, V., Kuznetsov, D., Liechti, R., Moretti, S., Mostaguir, K., Redaschi, N., Rossier, G., Xenarios, I., & Stockinger, H. (2012). ExPASy: SIB bioinformatics resource portal. Nucleic Acids Research, 40(W1), W597-W603.

8. Kinter, M., & Sherman, N. E. (2005). Protein Sequencing and Identification Using Tandem Mass Spectrometry. Wiley-Interscience.

جرب حاسبة الوزن الجزيئي للبروتين الخاصة بنا اليوم لتحديد الوزن الجزيئي لتسلسلات البروتين الخاصة بك بسرعة ودقة. سواء كنت تخطط للتجارب، أو تحلل النتائج، أو تتعلم عن الكيمياء الحيوية للبروتين، توفر لك هذه الأداة المعلومات التي تحتاجها في ثوانٍ.