Калкулатор на молекулната маса на протеини за аминокиселинни последователности

Изчислете молекулната маса на протеините въз основа на аминокиселинни последователности. Въведете вашата протеинова последователност, използвайки стандартни еднопосочни кодове, за да получите точна молекулна маса в Далтони.

Оценка на молекулното тегло на протеин

Изчислете молекулното тегло на протеин въз основа на неговата аминокиселинна последователност.

Използвайте стандартни кодове за аминокиселини с една буква (A, R, N, D, C и т.н.)

За този калкулатор

Този калкулатор оценява молекулното тегло на протеин въз основа на неговата аминокиселинна последователност.

Изчислението отчита стандартните молекулни тегла на аминокиселините и загубата на вода по време на образуването на пептидни връзки.

За точни резултати, уверете се, че въвеждате валидна аминокиселинна последователност, използвайки стандартни кодове с една буква.

📚

Документация

Калкулатор на молекулната маса на протеините

Въведение

Калкулаторът на молекулната маса на протеините е основен инструмент за биохимици, молекулярни биолози и учени по протеини, които трябва да определят масата на протеините на базата на техните аминокиселинни последователности. Протеините са сложни макромолекули, съставени от вериги от аминокиселини, и познаването на тяхната молекулна маса е от съществено значение за различни лабораторни техники, експериментален дизайн и анализ на данни. Този калкулатор предоставя бърз и точен начин за оценка на молекулната маса на всеки протеин, използвайки неговата аминокиселинна последователност, спестявайки на изследователите ценно време и намалявайки потенциала за грешки в изчисленията.

Молекулната маса на протеините, често изразявана в Далтони (Da) или килодалтони (kDa), представлява сумата на индивидуалните тегла на всички аминокиселини в протеина, като се отчита загубата на водни молекули по време на образуването на пептидни връзки. Това основно свойство влияе на поведението на протеина в разтвор, мобилността при електрофореза, свойствата на кристализация и много други физически и химически характеристики, които са важни в изследванията и индустриалните приложения.

Нашият удобен за потребителя калкулатор изисква само еднопосочната аминокиселинна последователност на вашия протеин, за да генерира точни оценки на молекулната маса, което го прави достъпен както за опитни изследователи, така и за студенти, нови в науката за протеините.

Как се изчислява молекулната маса на протеините

Основната формула

Молекулната маса на протеин се изчислява с помощта на следната формула:

MWprotein=i=1nMWaminoacidi(n1)×MWwater+MWwaterMW_{protein} = \sum_{i=1}^{n} MW_{amino acid_i} - (n-1) \times MW_{water} + MW_{water}

Където:

  • MWproteinMW_{protein} е молекулната маса на целия протеин в Далтони (Da)
  • i=1nMWaminoacidi\sum_{i=1}^{n} MW_{amino acid_i} е сумата на молекулните маси на всички отделни аминокиселини
  • nn е броят на аминокиселините в последователността
  • MWwaterMW_{water} е молекулната маса на водата (18.01528 Da)
  • (n1)(n-1) представлява броя на образуваните пептидни връзки
  • Финалният +MWwater+ MW_{water} термин отчита терминалните групи (H и OH)

Молекулни маси на аминокиселини

Изчислението използва стандартните молекулни маси на 20-те общи аминокиселини:

АминокиселинаКод с една букваМолекулна маса (Da)
АланинA71.03711
АргининR156.10111
АспарагинN114.04293
Аспартинова киселинаD115.02694
ЦистеинC103.00919
Глутаминова киселинаE129.04259
ГлутаминQ128.05858
ГлицинG57.02146
ХистидинH137.05891
ИзолейцинI113.08406
ЛевцинL113.08406
ЛизинK128.09496
МетионинM131.04049
ФенилаланинF147.06841
ПролинP97.05276
СеринS87.03203
ТреонинT101.04768
ТриптофанW186.07931
ТирозинY163.06333
ВалинV99.06841

Загуба на вода при образуването на пептидни връзки

Когато аминокиселините се свързват, за да образуват протеин, те създават пептидни връзки. По време на този процес се освобождава водна молекула (H₂O) за всяка образувана връзка. Тази загуба на вода трябва да бъде отчетена в изчислението на молекулната маса.

За протеин с n аминокиселини се образуват (n-1) пептидни връзки, което води до загуба на (n-1) водни молекули. Въпреки това, добавяме обратно една водна молекула, за да отчетем терминалните групи (H на N-терминуса и OH на C-терминуса).

Примерно изчисление

Нека изчислим молекулната маса на прост трипептид: Ala-Gly-Ser (AGS)

  1. Сумирайте теглата на отделните аминокиселини:

    • Аланин (A): 71.03711 Da
    • Глицин (G): 57.02146 Da
    • Серин (S): 87.03203 Da
    • Общо: 215.0906 Da
  2. Извадете загубата на вода от пептидните връзки:

    • Брой на пептидните връзки = 3-1 = 2
    • Молекулна маса на водата = 18.01528 Da
    • Обща загуба на вода = 2 × 18.01528 = 36.03056 Da
  3. Добавете обратно една водна молекула за терминалните групи:

    • 18.01528 Da
  4. Финална молекулна маса:

    • 215.0906 - 36.03056 + 18.01528 = 197.07532 Da

Как да използвате този калкулатор

Използването на Калкулатора на молекулната маса на протеините е просто:

  1. Въведете вашата протеинова последователност в текстовото поле, използвайки стандартните кодове с една буква на аминокиселините (A, R, N, D, C, E, Q, G, H, I, L, K, M, F, P, S, T, W, Y, V).

  2. Калкулаторът ще валидира автоматично вашия вход, за да се увери, че съдържа само валидни кодове на аминокиселини.

  3. Щракнете върху бутона „Изчисли молекулна маса“ или изчакайте автоматичното изчисление да приключи.

  4. Прегледайте резултатите, които включват:

    • Изчислената молекулна маса в Далтони (Da)
    • Дължината на последователността (брой аминокиселини)
    • Разбивка на аминокиселинния състав
    • Формулата, използвана за изчисление
  5. Можете да копирате резултатите в клипборда, като щракнете върху бутона "Копирай" за използване в отчети или допълнителен анализ.

Насоки за вход

За точни резултати, следвайте тези насоки, когато въвеждате вашата протеинова последователност:

  • Използвайте само стандартните кодове с една буква на аминокиселините (главни или малки букви)
  • Не включвайте интервали, числа или специални символи
  • Премахнете всякакви не-аминокиселинни символи (като номера на последователността)
  • За последователности с не-стандартни аминокиселини, помислете за използване на алтернативни инструменти, които поддържат разширени кодове на аминокиселини

Интерпретиране на резултатите

Калкулаторът предоставя няколко парчета информация:

  1. Молекулна маса: Оценената молекулна маса на вашия протеин в Далтони (Da). За по-големи протеини, това може да бъде изразено в килодалтони (kDa).

  2. Дължина на последователността: Общият брой аминокиселини в вашата последователност.

  3. Аминокиселинен състав: Визуална разбивка на съдържанието на аминокиселини на вашия протеин, показваща както броя, така и процента на всяка аминокиселина.

  4. Метод на изчисление: Ясно обяснение на начина, по който е изчислена молекулната маса, включително използваната формула.

Приложения

Калкулаторът на молекулната маса на протеините има множество приложения в различни области на生命科学и:

Пречистване и анализ на протеини

Изследователите използват информация за молекулната маса, за да:

  • Настроят подходящи колони за гел-филтрация
  • Определят подходящи концентрации на полиакриламидни гелове за SDS-PAGE
  • Интерпретират данни от масспектрометрия
  • Валидират резултатите от експресия и пречистване на протеини

Производство на рекомбинантни протеини

Биотехнологичните компании разчитат на точни изчисления на молекулната маса, за да:

  • Проектират конструкти за експресия
  • Оценят добивите на протеини
  • Разработват стратегии за пречистване
  • Характеризират крайни продукти

Синтез на пептиди

Пептидните химици използват изчисления на молекулната маса, за да:

  • Определят количеството на необходимите стартови материали
  • Изчисляват теоретичните добиви
  • Проверяват идентичността на синтезираните пептиди
  • Проектират аналитични методи за контрол на качеството

Структурна биология

Структурните биолози се нуждаят от информация за молекулната маса, за да:

  • Настроят опити за кристализация
  • Интерпретират данни от рентгенова дифракция
  • Анализират протеинови комплекси
  • Изчисляват стехиометрията на взаимодействията между протеините

Развитие на фармацевтични продукти

Разработчиците на лекарства използват молекулната маса на протеините, за да:

  • Характеризират терапевтични протеини
  • Разработват стратегии за формулиране
  • Проектират аналитични методи
  • Установят спецификации за контрол на качеството

Академични изследвания

Студентите и изследователите използват калкулатора за:

  • Лабораторни експерименти
  • Анализ на данни
  • Дизайн на експерименти
  • Образователни цели

Алтернативи

Докато нашият Калкулатор на молекулната маса на протеините предоставя бързи и точни оценки, съществуват алтернативни подходи за определяне на молекулната маса на протеините:

  1. Експериментални методи:

    • Масспектрометрия (MS): Предоставя много точни измервания на молекулната маса и може да открие пост-транслационни модификации
    • Хроматография с размерно изключване (SEC): Оценява молекулната маса на базата на хидродинамичния радиус
    • SDS-PAGE: Предоставя приблизителна молекулна маса на базата на електрофоретичната подвижност
  2. Други компютърни инструменти:

    • ExPASy ProtParam: Предлага допълнителни параметри на протеините извън молекулната маса
    • EMBOSS Pepstats: Предоставя подробен статистически анализ на протеиновите последователности
    • Protein Calculator v3.4: Включва допълнителни изчисления като изоелектрична точка и екстинкционен коефициент
  3. Специализирани софтуерни приложения:

    • За протеини с не-стандартни аминокиселини или пост-транслационни модификации
    • За сложни протеинови съединения или мултимерни протеини
    • За изотопно маркирани протеини, използвани в NMR изследвания

История на определянето на молекулната маса на протеините

Концепцията за молекулна маса е била основополагаща за химията от времето, когато Джон Далтон предложил своята атомна теория в началото на 19-ти век. Въпреки това, приложението към протеините има по-скорошна история:

Ранна наука за протеините (1800-1920)

  • През 1838 г. Йонс Якоб Берцелиус създава термина "протеин" от гръцката дума "протеос", означаваща "първичен" или "от първостепенно значение".
  • Ранните учени по протеини, като Фредерик Санджър, започват да разбират, че протеините са съставени от аминокиселини.
  • Концепцията за протеините като макромолекули с определени молекулни маси постепенно се появява.

Развитие на аналитичните техники (1930-1960)

  • Изобретението на ултрацентрофугацията от Теодор Сведберг през 1920-те години позволява първоначалните точни измервания на молекулните маси на протеините.
  • Развитието на електрофорезните техники през 1930-те години от Арне Тисиелиус предоставя друг метод за оценка на размера на протеина.
  • През 1958 г. Стенфорд Мур и Уилям Х. Стейн завършват първата пълна аминокиселинна последователност на рибонуклеаза, позволявайки прецизно изчисление на молекулната маса.

Съвременната ера (1970-Настояще)

  • Развитието на масспектрометрични техники революционизира определянето на молекулната маса на протеините.
  • Джон Фен и Коичи Танака получават Нобелова награда за химия през 2002 г. за разработването на методи за мека десорбция на йонизация за масспектрометрични анализи на биологични макромолекули.
  • Компютърните методи за предсказване на свойства на протеините, включително молекулната маса, стават все по-сложни и достъпни.
  • Появата на геномиката и протеомиката през 1990-те и 2000-те години създава нужда от инструменти за анализ на протеини с висока производителност, включително автоматизирани калкулатори на молекулната маса.

Днес изчислението на молекулната маса на протеините е рутинна, но основна част от науката за протеините, улеснена от инструменти като нашия калкулатор, които правят тези изчисления достъпни за изследователи по целия свят.

Примери за код

Ето примери за това как да се изчисли молекулната маса на протеините на различни програмни езици:

1' Excel VBA Функция за изчисление на молекулната маса на протеин
2Function ProteinMolecularWeight(sequence As String) As Double
3    ' Молекулни маси на аминокиселини
4    Dim aaWeights As Object
5    Set aaWeights = CreateObject("Scripting.Dictionary")
6    
7    ' Инициализиране на теглата на аминокиселини
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    ' Молекулна маса на водата
30    Const WATER_WEIGHT As Double = 18.01528
31    
32    ' Преобразуване на последователността в главни букви
33    sequence = UCase(sequence)
34    
35    ' Изчисляване на общото тегло
36    Dim totalWeight As Double
37    totalWeight = 0
38    
39    ' Сумиране на индивидуалните тегла на аминокиселини
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            ' Невалиден код на аминокиселина
49            ProteinMolecularWeight = -1
50            Exit Function
51        End If
52    Next i
53    
54    ' Извадете загубата на вода от пептидните връзки и добавете терминалната вода
55    Dim numAminoAcids As Integer
56    numAminoAcids = Len(sequence)
57    
58    ProteinMolecularWeight = totalWeight - (numAminoAcids - 1) * WATER_WEIGHT + WATER_WEIGHT
59End Function
60
61' Използване в Excel:
62' =ProteinMolecularWeight("ACDEFGHIKLMNPQRSTVWY")
63

Често задавани въпроси

Какво е молекулна маса на протеин?

Молекулната маса на протеините, известна още като молекулна маса, е общата маса на молекулата на протеина, изразена в Далтони (Da) или килодалтони (kDa). Тя представлява сумата на масите на всички атоми в протеина, като се отчита загубата на водни молекули по време на образуването на пептидни връзки. Това основно свойство е от съществено значение за характеристиката, пречистването и анализа на протеините.

Колко точен е този калкулатор на молекулната маса на протеините?

Този калкулатор предоставя теоретична молекулна маса на базата на аминокиселинната последователност с висока точност. Той използва стандартните мономасови маси на аминокиселините и отчита загубата на вода по време на образуването на пептидни връзки. Въпреки това, той не отчита пост-транслационни модификации, не-стандартни аминокиселини или изотопни вариации, които могат да присъстват в реалните протеини.

Какви единици се използват за молекулната маса на протеините?

Молекулните маси на протеините обикновено се изразяват в Далтони (Da) или килодалтони (kDa), където 1 kDa е равно на 1,000 Da. Далтонът е приблизително равен на масата на водородния атом (1.66 × 10^-24 грама). За справка, малките пептиди могат да бъдат няколко стотин Da, докато големите протеини могат да бъдат стотици кДа.

Защо изчислената ми молекулна маса се различава от експерименталните стойности?

Няколко фактора могат да причинят разлики между изчислените и експерименталните молекулни маси:

  1. Пост-транслационни модификации (фосфорилиране, гликозилиране и т.н.)
  2. Образуване на дисулфидни връзки
  3. Протеолитично обработване
  4. Не-стандартни аминокиселини
  5. Грешки в експерименталното измерване
  6. Изотопни вариации

За прецизно определяне на молекулната маса на модифицирани протеини се препоръчва масспектрометрия.

Мога ли да изчисля молекулната маса на протеин с дисулфидни връзки?

Да, но този калкулатор не автоматично коригира за дисулфидни връзки. Всяка образувана дисулфидна връзка води до загуба на два водородни атома (2.01588 Da). За да отчетете дисулфидните връзки, извадете 2.01588 Da от изчислената молекулна маса за всяка дисулфидна връзка в протеина ви.

Как молекулната маса на протеините се отнася до размера на протеина?

Въпреки че молекулната маса корелира с размера на протеина, връзката не винаги е проста. Фактори, влияещи на физическия размер на протеина, включват:

  • Състав на аминокиселини
  • Вторична и третична структура
  • Хидратационен слой
  • Пост-транслационни модификации
  • Условия на околната среда (pH, концентрация на сол)

За груба оценка, глобуларен протеин с 10 kDa има диаметър от приблизително 2-3 nm.

Референции

  1. Gasteiger E., Hoogland C., Gattiker A., Duvaud S., Wilkins M.R., Appel R.D., Bairoch A. (2005) Инструменти за идентификация и анализ на протеини на сървъра ExPASy. В: Walker J.M. (ред.) Ръководство за протеомичните протоколи. Humana Press.

  2. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2017). Принципи на биохимията на Лехнингер (7-мо издание). W.H. Freeman and Company.

  3. Steen, H., & Mann, M. (2004). ABC-то (и XYZ-то) на пептидното секвениране. Прегледи на молекулярната клетъчна биология, 5(9), 699-711.

  4. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2016). Основи на биохимията: Живот на молекулярно ниво (5-то издание). Wiley.

  5. Creighton, T. E. (2010). Биофизичната химия на нуклеиновите киселини и протеините. Helvetian Press.

  6. UniProt Consortium. (2021). UniProt: универсална база данни за знания за протеини през 2021 г. 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: Портал за биоинформатика на SIB. Nucleic Acids Research, 40(W1), W597-W603.

  8. Kinter, M., & Sherman, N. E. (2005). Секвениране и идентификация на протеини с помощта на масспектрометрия. Wiley-Interscience.

Опитайте нашия Калкулатор на молекулната маса на протеините днес, за да определите бързо и точно молекулната маса на вашите протеинови последователности. Независимо дали планирате експерименти, анализирате резултати или изучавате биохимията на протеините, този инструмент предоставя информация, от която се нуждаете за секунди.

🔗

Свързани инструменти

Открийте още инструменти, които може да бъдат полезни за вашия работен процес

Калкулатор за концентрация на протеин: Преобразувайте абсорбцията в mg/mL

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за концентрация на ДНК: Преобразувайте A260 в ng/μL

Изпробвайте този инструмент

Оценка на теглото на коня: Изчислете точно теглото на вашия кон

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за свързване на ДНК за молекулярни клониращи експерименти

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор на ИТМ: Изчислете своя индекс на телесна маса

Изпробвайте този инструмент

Елементарен калкулатор: Намерете атомните тегла по атомен номер

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за атомна маса: Намерете атомните тегла на елементите

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор на реда на химичните връзки за анализ на молекулната структура

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за индекс на здравето на кучето: Проверете BMI на вашето куче

Изпробвайте този инструмент