Калькулятор молекулярной массы белков для аминокислотных последовательностей

Рассчитайте молекулярную массу белков на основе аминокислотных последовательностей. Введите вашу белковую последовательность, используя стандартные однобуквенные коды, чтобы получить точную молекулярную массу в дальтонах.

Оценка молекулярной массы белка

Рассчитайте молекулярную массу белка на основе его аминокислотной последовательности.

Используйте стандартные однобуквенные коды аминокислот (A, R, N, D, C и т.д.)

Об этом калькуляторе

Этот калькулятор оценивает молекулярную массу белка на основе его аминокислотной последовательности.

Расчет учитывает стандартные молекулярные массы аминокислот и потерю воды во время образования пептидных связей.

Для точных результатов убедитесь, что вы ввели действительную аминокислотную последовательность, используя стандартные однобуквенные коды.

📚

Документация

Калькулятор молекулярной массы белка

Введение

Калькулятор молекулярной массы белка — это важный инструмент для биохимиков, молекулярных биологов и ученых, работающих с белками, которым необходимо определить массу белков на основе их аминокислотных последовательностей. Белки — это сложные макромолекулы, состоящие из цепей аминокислот, и знание их молекулярной массы имеет решающее значение для различных лабораторных техник, проектирования экспериментов и анализа данных. Этот калькулятор предоставляет быстрый и точный способ оценить молекулярную массу любого белка с использованием его аминокислотной последовательности, экономя время исследователей и снижая вероятность ошибок при расчетах.

Молекулярная масса белка, часто выражаемая в дальтонах (Da) или килодальтонах (kDa), представляет собой сумму индивидуальных весов всех аминокислот в белке с учетом молекул воды, потерянных во время образования пептидных связей. Это фундаментальное свойство влияет на поведение белка в растворе, подвижность при электрофорезе, свойства кристаллизации и многие другие физические и химические характеристики, которые важны в научных и промышленных приложениях.

Наш удобный калькулятор требует только последовательности аминокислот в однобуквенном коде вашего белка для генерации точных оценок молекулярной массы, что делает его доступным как для опытных исследователей, так и для студентов, только начинающих изучать науку о белках.

Как рассчитывается молекулярная масса белка

Основная формула

Молекулярная масса белка рассчитывается с использованием следующей формулы:

MWбелка=i=1nMWаминокислотыi(n1)×MWводы+MWводыMW_{белка} = \sum_{i=1}^{n} MW_{аминокислоты_i} - (n-1) \times MW_{воды} + MW_{воды}

Где:

  • MWбелкаMW_{белка} — молекулярная масса всего белка в дальтонах (Da)
  • i=1nMWаминокислотыi\sum_{i=1}^{n} MW_{аминокислоты_i} — сумма молекулярных масс всех индивидуальных аминокислот
  • nn — количество аминокислот в последовательности
  • MWводыMW_{воды} — молекулярная масса воды (18.01528 Da)
  • (n1)(n-1) представляет количество образованных пептидных связей
  • Последний +MWводы+ MW_{воды} учитывает терминальные группы (H и OH)

Молекулярные веса аминокислот

Расчет использует стандартные молекулярные веса 20 общих аминокислот:

АминокислотаОднобуквенный кодМолекулярная масса (Da)
АланинA71.03711
АргининR156.10111
АспарагинN114.04293
Аспарагиновая кислотаD115.02694
ЦистеинC103.00919
Глутаминовая кислотаE129.04259
ГлутаминQ128.05858
ГлицинG57.02146
ГистидинH137.05891
ИзолейцинI113.08406
ЛейцинL113.08406
ЛизинK128.09496
МетионинM131.04049
ФенилаланинF147.06841
ПролинP97.05276
СеринS87.03203
ТреонинT101.04768
ТриптофанW186.07931
ТирозинY163.06333
ВалинV99.06841

Потеря воды при образовании пептидных связей

Когда аминокислоты соединяются для формирования белка, они создают пептидные связи. В этом процессе теряется молекула воды (H₂O) для каждой образованной связи. Эта потеря воды должна быть учтена в расчете молекулярной массы.

Для белка с n аминокислотами образуется (n-1) пептидных связей, что приводит к потере (n-1) молекул воды. Однако мы добавляем обратно одну молекулу воды, чтобы учесть терминальные группы (H на N-терминусе и OH на C-терминусе).

Пример расчета

Давайте рассчитаем молекулярную массу простого трипептида: Ala-Gly-Ser (AGS)

  1. Суммируем веса индивидуальных аминокислот:

    • Аланин (A): 71.03711 Da
    • Глицин (G): 57.02146 Da
    • Серин (S): 87.03203 Da
    • Итого: 215.0906 Da
  2. Вычитаем потерю воды от пептидных связей:

    • Количество пептидных связей = 3-1 = 2
    • Молекулярная масса воды = 18.01528 Da
    • Общая потеря воды = 2 × 18.01528 = 36.03056 Da
  3. Добавляем обратно одну молекулу воды для терминальных групп:

    • 18.01528 Da
  4. Финальная молекулярная масса:

    • 215.0906 - 36.03056 + 18.01528 = 197.07532 Da

Как использовать этот калькулятор

Использование калькулятора молекулярной массы белка очень простое:

  1. Введите последовательность вашего белка в текстовое поле, используя стандартные однобуквенные коды аминокислот (A, R, N, D, C, E, Q, G, H, I, L, K, M, F, P, S, T, W, Y, V).

  2. Калькулятор автоматически проверит ваш ввод, чтобы убедиться, что он содержит только действительные коды аминокислот.

  3. Нажмите кнопку "Рассчитать молекулярную массу" или дождитесь завершения автоматического расчета.

  4. Просмотрите результаты, которые включают:

    • Рассчитанную молекулярную массу в дальтонах (Da)
    • Длину последовательности (количество аминокислот)
    • Разбивку по составу аминокислот
    • Формулу, использованную для расчета
  5. Вы можете скопировать результаты в буфер обмена, нажав кнопку "Копировать" для использования в отчетах или дальнейшего анализа.

Рекомендации по вводу

Для получения точных результатов следуйте этим рекомендациям при вводе вашей аминокислотной последовательности:

  • Используйте только стандартные однобуквенные коды аминокислот (заглавные или строчные)
  • Не включайте пробелы, цифры или специальные символы
  • Удалите любые неаминокислотные символы (например, номера последовательности)
  • Для последовательностей с не стандартными аминокислотами рассмотрите возможность использования альтернативных инструментов, которые поддерживают расширенные коды аминокислот

Интерпретация результатов

Калькулятор предоставляет несколько видов информации:

  1. Молекулярная масса: Оценочная молекулярная масса вашего белка в дальтонах (Da). Для больших белков это может быть выражено в килодальтонах (kDa).

  2. Длина последовательности: Общее количество аминокислот в вашей последовательности.

  3. Состав аминокислот: Визуальная разбивка содержания аминокислот в вашем белке, показывающая как количество, так и процент каждой аминокислоты.

  4. Метод расчета: Ясное объяснение того, как была рассчитана молекулярная масса, включая использованную формулу.

Сферы применения

Калькулятор молекулярной массы белка имеет множество приложений в различных областях биологических наук:

Очистка и анализ белков

Исследователи используют информацию о молекулярной массе для:

  • Настройки соответствующих колонн для гель-фильтрации
  • Определения подходящих концентраций полиакриламида для SDS-PAGE
  • Интерпретации данных масс-спектрометрии
  • Валидации результатов экспрессии и очистки белков

Производство рекомбинантных белков

Биотехнологические компании полагаются на точные расчеты молекулярной массы для:

  • Проектирования конструкций экспрессии
  • Оценки выходов белков
  • Разработки стратегий очистки
  • Характеризации конечных продуктов

Синтез пептидов

Пептидные химики используют расчеты молекулярной массы для:

  • Определения количества необходимых исходных материалов
  • Расчета теоретических выходов
  • Подтверждения идентичности синтезированных пептидов
  • Проектирования аналитических методов для контроля качества

Структурная биология

Структурные биологи нуждаются в информации о молекулярной массе для:

  • Настройки кристаллизационных испытаний
  • Интерпретации данных рентгеновской дифракции
  • Анализа белковых комплексов
  • Расчета стехиометрии взаимодействий белок-белок

Разработка фармацевтических препаратов

Разработчики лекарств используют молекулярную массу белка для:

  • Характеризации терапевтических белков
  • Разработки стратегий формулирования
  • Проектирования аналитических методов
  • Установления спецификаций контроля качества

Академические исследования

Студенты и исследователи используют калькулятор для:

  • Лабораторных экспериментов
  • Анализа данных
  • Проектирования экспериментов
  • Образовательных целей

Альтернативы

Хотя наш калькулятор молекулярной массы белка предоставляет быстрые и точные оценки, существуют альтернативные подходы для определения молекулярной массы белка:

  1. Экспериментальные методы:

    • Масс-спектрометрия (MS): обеспечивает высокую точность измерений молекулярной массы и может обнаруживать посттрансляционные модификации
    • Хроматография с размерным исключением (SEC): оценивает молекулярную массу на основе гидродинамического радиуса
    • SDS-PAGE: предоставляет приблизительную молекулярную массу на основе электрофоретической подвижности
  2. Другие вычислительные инструменты:

    • ExPASy ProtParam: предлагает дополнительные параметры белка помимо молекулярной массы
    • EMBOSS Pepstats: предоставляет подробный статистический анализ последовательностей белков
    • Protein Calculator v3.4: включает дополнительные расчеты, такие как изоэлектрическая точка и коэффициент экстинкции
  3. Специализированное программное обеспечение:

    • Для белков с нестандартными аминокислотами или посттрансляционными модификациями
    • Для сложных белковых сборок или мультимерных белков
    • Для изотопно меченых белков, используемых в исследованиях ЯМР

История определения молекулярной массы белка

Концепция молекулярной массы была фундаментальной для химии с тех пор, как Джон Дальтон предложил свою атомную теорию в начале 19 века. Однако применение к белкам имеет более недавнюю историю:

Ранняя наука о белках (1800-е - 1920-е)

  • В 1838 году Йонс Якоб Берцелиус ввел термин "белок" от греческого слова "proteios", означающего "первичный" или "наиболее важный".
  • Ранние ученые о белках, такие как Фредерик Сэнджер, начали понимать, что белки состоят из аминокислот.
  • Концепция белков как макромолекул с определенными молекулярными массами постепенно возникла.

Разработка аналитических методов (1930-е - 1960-е)

  • Изобретение ультрацентрифугирования Теодором Сведбергом в 1920-х годах позволило впервые точно измерять молекулярные массы белков.
  • Разработка электрофорезных техник в 1930-х годах Арне Тиселиусом предоставила еще один метод для оценки размера белков.
  • В 1958 году Стэнфорд Мур и Уильям Х. Стейн завершили первую полную аминокислотную последовательность рибонуклеазы, что позволило точно рассчитать молекулярную массу.

Современная эпоха (1970-е - настоящее время)

  • Разработка методов масс-спектрометрии произвела революцию в определении молекулярной массы белка.
  • Джон Фенн и Кодзи Танака получили Нобелевскую премию по химии в 2002 году за разработку методов мягкой десорбции ионизации для масс-спектрометрического анализа биологических макромолекул.
  • Вычислительные методы предсказания свойств белков, включая молекулярную массу, стали все более сложными и доступными.
  • Появление геномики и протеомики в 1990-х и 2000-х годах создало потребность в инструментах для высокопроизводительного анализа белков, включая автоматизированные калькуляторы молекулярной массы.

Сегодня расчет молекулярной массы белка является рутинной, но важной частью науки о белках, облегченной такими инструментами, как наш калькулятор, которые делают эти расчеты доступными для исследователей по всему миру.

Примеры кода

Вот примеры того, как рассчитать молекулярную массу белка на различных языках программирования:

1' Функция VBA Excel для расчета молекулярной массы белка
2Function ProteinMolecularWeight(sequence As String) As Double
3    ' Молекулярные веса аминокислот
4    Dim aaWeights As Object
5    Set aaWeights = CreateObject("Scripting.Dictionary")
6    
7    ' Инициализация весов аминокислот
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    ' Молекулярная масса воды
30    Const WATER_WEIGHT As Double = 18.01528
31    
32    ' Преобразование последовательности в верхний регистр
33    sequence = UCase(sequence)
34    
35    ' Расчет общей массы
36    Dim totalWeight As Double
37    totalWeight = 0
38    
39    ' Суммируем индивидуальные веса аминокислот
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            ' Неверный код аминокислоты
49            ProteinMolecularWeight = -1
50            Exit Function
51        End If
52    Next i
53    
54    ' Вычитаем потерю воды от пептидных связей и добавляем терминальную воду
55    Dim numAminoAcids As Integer
56    numAminoAcids = Len(sequence)
57    
58    ProteinMolecularWeight = totalWeight - (numAminoAcids - 1) * WATER_WEIGHT + WATER_WEIGHT
59End Function
60
61' Использование в Excel:
62' =ProteinMolecularWeight("ACDEFGHIKLMNPQRSTVWY")
63

Часто задаваемые вопросы

Что такое молекулярная масса белка?

Молекулярная масса белка, также называемая молекулярной массой, — это общая масса молекулы белка, выраженная в дальтонах (Da) или килодальтонах (kDa). Она представляет собой сумму масс всех атомов в белке с учетом потери молекул воды во время образования пептидных связей. Это фундаментальное свойство имеет решающее значение для характеристики, очистки и анализа белков.

Насколько точен этот калькулятор молекулярной массы белка?

Этот калькулятор предоставляет теоретическую молекулярную массу на основе аминокислотной последовательности с высокой точностью. Он использует стандартные мономассы аминокислот и учитывает потерю воды во время образования пептидных связей. Однако он не учитывает посттрансляционные модификации, нестандартные аминокислоты или изотопные вариации, которые могут присутствовать в реальных белках.

Какие единицы используются для молекулярной массы белка?

Молекулярные массы белков обычно выражаются в дальтонах (Da) или килодальтонах (kDa), где 1 kDa равен 1,000 Da. Далтон примерно равен массе атома водорода (1.66 × 10^-24 граммов). Для справки, небольшие пептиды могут иметь массу всего в несколько сотен Da, в то время как большие белки могут достигать сотен кДа.

Почему моя рассчитанная молекулярная масса отличается от экспериментальных значений?

Несколько факторов могут вызвать расхождения между рассчитанными и экспериментальными молекулярными массами:

  1. Посттрансляционные модификации (фосфорилирование, гликозилирование и т.д.)
  2. Образование дисульфидных связей
  3. Протеолитическая обработка
  4. Нестандартные аминокислоты
  5. Ошибки в экспериментальных измерениях
  6. Изотопные вариации

Для точного определения молекулярной массы модифицированных белков рекомендуется использовать масс-спектрометрию.

Может ли этот калькулятор обрабатывать нестандартные аминокислоты?

Этот калькулятор поддерживает только 20 стандартных аминокислот, используя их однобуквенные коды (A, R, N, D, C, E, Q, G, H, I, L, K, M, F, P, S, T, W, Y, V). Для белков, содержащих нестандартные аминокислоты, селенцистеин, пирролизин или другие модифицированные остатки, потребуется специализированные инструменты или ручные расчеты.

Как я могу интерпретировать результаты состава аминокислот?

Состав аминокислот показывает количество и процент каждой аминокислоты в вашей последовательности белка. Эта информация полезна для:

  • Понимания физических свойств вашего белка
  • Выявления интересующих областей (например, гидрофобных участков)
  • Планирования экспериментальных процедур (например, спектроскопических измерений)
  • Сравнения аналогичных белков между видами

Какова разница между средней и мономассовой молекулярной массой?

  • Мономассовая молекулярная масса использует массу наиболее распространенного изотопа каждого элемента (что предоставляет этот калькулятор)
  • Средняя молекулярная масса использует взвешенное среднее всех естественно встречающихся изотопов

Для небольших пептидов разница минимальна, но становится более значительной для больших белков. Масс-спектрометрия обычно измеряет мономассовые массы для небольших молекул и средние массы для больших.

Как калькулятор учитывает N-терминальные и C-терминальные группы?

Калькулятор учитывает стандартные N-терминальные (NH₂-) и C-терминальные (-COOH) группы, добавляя обратно одну молекулу воды (18.01528 Da) после вычитания воды, потерянной при образовании пептидных связей. Это гарантирует, что рассчитанная молекулярная масса представляет собой полный белок с правильными терминальными группами.

Могу ли я рассчитать молекулярную массу белка с дисульфидными связями?

Да, но этот калькулятор не автоматически корректирует для дисульфидных связей. Каждая образованная дисульфидная связь приводит к потере двух атомов водорода (2.01588 Da). Чтобы учесть дисульфидные связи, вычтите 2.01588 Da из рассчитанной молекулярной массы для каждой дисульфидной связи в вашем белке.

Как молекулярная масса белка соотносится с размером белка?

Хотя молекулярная масса коррелирует с размером белка, связь не всегда проста. Факторы, влияющие на физический размер белка, включают:

  • Состав аминокислот
  • Вторичную и третичную структуру
  • Оболочку гидратации
  • Посттрансляционные модификации
  • Условия окружающей среды (pH, концентрация соли)

Для грубой оценки глобулярный белок массой 10 кДа имеет диаметр примерно 2-3 нм.

Ссылки

  1. Gasteiger E., Hoogland C., Gattiker A., Duvaud S., Wilkins M.R., Appel R.D., Bairoch A. (2005) Инструменты для идентификации и анализа белков на сервере ExPASy. В: Walker J.M. (ред.) Справочник по протеомике. Humana Press.

  2. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2017). Принципы биохимии Ленигера (7-е издание). W.H. Freeman and Company.

  3. Steen, H., & Mann, M. (2004). ABC (и XYZ) секвенирования пептидов. Обзоры молекулярной клеточной биологии, 5(9), 699-711.

  4. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2016). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне (5-е издание). Wiley.

  5. Creighton, T. E. (2010). Биофизическая химия нуклеиновых кислот и белков. Helvetian Press.

  6. UniProt Consortium. (2021). UniProt: универсальная база знаний о белках в 2021 году. 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 биоинформатики SIB. Nucleic Acids Research, 40(W1), W597-W603.

  8. Kinter, M., & Sherman, N. E. (2005). Секвенирование и идентификация белков с использованием тандемной масс-спектрометрии. Wiley-Interscience.

Попробуйте наш калькулятор молекулярной массы белка сегодня, чтобы быстро и точно определить молекулярную массу ваших белковых последовательностей. Независимо от того, планируете ли вы эксперименты, анализируете результаты или изучаете биохимию белков, этот инструмент предоставляет необходимую информацию за считанные секунды.

🔗

Связанные инструменты

Откройте больше инструментов, которые могут быть полезны для вашего рабочего процесса

Калькулятор концентрации белка: Преобразование оптической плотности в мг/мл

Попробуйте этот инструмент

Калькулятор концентрации ДНК: Преобразование A260 в нг/μL

Попробуйте этот инструмент

Оценка веса лошади: точно рассчитайте вес вашей лошади

Попробуйте этот инструмент

Калькулятор лигирования ДНК для экспериментов по молекулярному клонированию

Попробуйте этот инструмент

Калькулятор ИМТ: Рассчитайте свой индекс массы тела

Попробуйте этот инструмент

Элементарный калькулятор: Найдите атомные веса по атомному номеру

Попробуйте этот инструмент

Калькулятор атомной массы: Найдите атомные веса элементов

Попробуйте этот инструмент

Калькулятор порядка химической связи для анализа молекулярной структуры

Попробуйте этот инструмент

Калькулятор индекса здоровья собак: проверьте ИМТ вашей собаки

Попробуйте этот инструмент