Kalkulator molekulske težine proteina za sekvence aminokiselina

Izračunajte molekulsku težinu proteina na osnovu sekvenci aminokiselina. Unesite svoju sekvencu proteina koristeći standardne kodove od jednog slova kako biste dobili tačnu molekulsku težinu u Daltonima.

Procena molekulske težine proteina

Izračunajte molekulsku težinu proteina na osnovu njegove amino kisele sekvence.

Koristite standardne kodove za amino kiseline (A, R, N, D, C, itd.)

O ovom kalkulatoru

Ovaj kalkulator procenjuje molekulsku težinu proteina na osnovu njegove amino kisele sekvence.

Izračunavanje uzima u obzir standardne molekulske težine amino kiselina i gubitak vode tokom formiranja peptidnih veza.

Za tačne rezultate, osigurajte da unesete validnu sekvencu amino kiselina koristeći standardne jednocifrene kodove.

📚

Dokumentacija

Калацулатор молекулске тежине протеина

Увод

Калацулатор молекулске тежине протеина је основни алат за биохемичаре, молекуларне биологе и научнике о протеинима који треба да одреде масу протеина на основу њихових секвенци амино киселина. Протеини су сложени макромолекули састављени од ланаца амино киселина, а познавање њихове молекулске тежине је кључно за различите лабораторијске технике, експериментални дизајн и анализу података. Овај калацулатор пружа брз и тачан начин за процену молекулске тежине било ког протеина користећи његову секвенцу амино киселина, штедећи истраживачима драгоцено време и смањујући могућност грешака у прорачунима.

Молекулска тежина протеина, често изражена у Далтонима (Da) или килодалтонима (kDa), представља збир индивидуалних тежина свих амино киселина у протеину, узимајући у обзир молекуле воде изгубљене током формирања пептидних веза. Ова основна особина утиче на понашање протеина у раствору, покретљивост у електрофорези, особине кристализације и многе друге физичке и хемијске карактеристике које су важне у истраживању и индустријским применама.

Наш калацулатор прилагођен корисницима захтева само секвенцу протеина у једнословним амино киселинама да би генерисао тачне процене молекулске тежине, чинећи га доступним и за искусне истраживаче и за студенте нове у науци о протеинима.

Како се израчунава молекулска тежина протеина

Основна формула

Молекулска тежина протеина се израчунава помоћу следеће формуле:

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

Где:

  • MWproteinMW_{protein} је молекулска тежина целог протеина у Далтонима (Da)
  • i=1nMWaminoacidi\sum_{i=1}^{n} MW_{amino acid_i} је збир молекулских тежина свих појединачних амино киселина
  • nn је број амино киселина у секвенци
  • MWwaterMW_{water} је молекулска тежина воде (18.01528 Da)
  • (n1)(n-1) представља број пептидних веза које су формиране
  • Завршни +MWwater+ MW_{water} чиница узима у обзир терминалне групе (H и OH)

Молекулске тежине амино киселина

Израчунавање користи стандардне молекулске тежине 20 уобичајених амино киселина:

Амино киселинаКод једним словомМолекулска тежина (Da)
АланинA71.03711
АргининR156.10111
АспарагинN114.04293
Аспарагена киселинаD115.02694
ЦистеинC103.00919
Глутамична киселинаE129.04259
ГлутаминQ128.05858
ГлицинG57.02146
ХистидинH137.05891
ИзолеицинI113.08406
ЛеуцинL113.08406
ЛизинK128.09496
МетионM131.04049
ФенилаланинF147.06841
ПролинP97.05276
СеринS87.03203
ТреонинT101.04768
ТриптофанW186.07931
ТирозинY163.06333
ВалинV99.06841

Губитак воде у формирању пептидних веза

Када се амино киселине спајају да формирају протеин, оне стварају пептидне везе. Током овог процеса, молекул воде (H₂O) се ослобађа за сваку везу која се формира. Овај губитак воде мора да се узме у обзир у израчунавању молекулске тежине.

За протеин са n амино киселина, формира се (n-1) пептидних веза, што доводи до губитка (n-1) молекула воде. Међутим, додајемо назад један молекул воде да бисмо узели у обзир терминалне групе (H на N-терминусу и OH на C-терминусу).

Пример израчунавања

Израчунајмо молекулску тежину једноставног трипептида: Ал-Ала-Гли-Ser (AGS)

  1. Збир тежина појединачних амино киселина:

    • Аланин (A): 71.03711 Da
    • Глицин (G): 57.02146 Da
    • Серин (S): 87.03203 Da
    • Укупно: 215.0906 Da
  2. Одузмите губитак воде од пептидних веза:

    • Број пептидних веза = 3-1 = 2
    • Молекулска тежина воде = 18.01528 Da
    • Укупни губитак воде = 2 × 18.01528 = 36.03056 Da
  3. Додајте назад један молекул воде за терминалне групе:

    • 18.01528 Da
  4. Коначна молекулска тежина:

    • 215.0906 - 36.03056 + 18.01528 = 197.07532 Da

Како користити овај калацулатор

Користити Калацулатор молекулске тежине протеина је једноставно:

  1. Унесите вашу секвенцу протеина у текстуално поље користећи стандардне једнословне кодове амино киселина (A, R, N, D, C, E, Q, G, H, I, L, K, M, F, P, S, T, W, Y, V).

  2. Калацулатор ће аутоматски проверити ваш унос како би осигурао да садржи само валидне кодове амино киселина.

  3. Кликните на "Израчунај молекулску тежину" дугме или сачекајте да се аутоматска израчунавања заврше.

  4. Погледајте резултате, који укључују:

    • Израчунату молекулску тежину у Далтонима (Da)
    • Дужину секвенце (број амино киселина)
    • Разломак амино киселинске композиције
    • Формулу коришћену за израчунавање
  5. Можете копирати резултате у ваш клипборд кликом на "Копирај" дугме за употребу у извештајима или даљој анализи.

Упутства за унос

За тачне резултате, следите ове смернице када уносите вашу секвенцу протеина:

  • Користите само стандардне једнословне кодове амино киселина (велика или мала слова)
  • Не укључујте размака, бројеве или специјалне знакове
  • Уклоните све не-амино киселинске знакове (као што су нумерације секвенци)
  • За секвенце са нестандардним амино киселинама, размотрите коришћење алтернативних алата који подржавају проширене кодове амино киселина

Тумачење резултата

Калацулатор пружа неколико информација:

  1. Молекулска тежина: Процењена молекулска тежина вашег протеина у Далтонима (Da). За веће протеине, ово може бити изражено у килодалтонима (kDa).

  2. Дужина секвенце: Укупни број амино киселина у вашој секвенци.

  3. Амино киселинска композиција: Визуелни разломак садржаја амино киселина вашег протеина, показујући и број и проценат сваке амино киселине.

  4. Метод израчунавања: Јасно објашњење о томе како је молекулска тежина израчуната, укључујући коришћену формулу.

Користи

Калацулатор молекулске тежине протеина има бројне примене у различитим областима животних наука:

Пурификација и анализа протеина

Истраживачи користе информације о молекулској тежини да:

  • Поставе одговарајуће колоне за гел филтрацију
  • Одреде одговарајуће концентрације полиакриламида за SDS-PAGE
  • Тумаче податке масене спектрометрије
  • Потврде резултате експресије и пурификације протеина

Производња рекомбинантних протеина

Биотехнолошке компаније ослањају се на тачне израчунавања молекулске тежине да:

  • Дизајнирају конструкције за експресију
  • Процене приносе протеина
  • Развију стратегије пурификације
  • Карактеришу коначне производе

Синтеза пептида

Хемичари пептида користе израчунавања молекулске тежине да:

  • Одреде количину потребних стартних материјала
  • Израчунају теоретске приносе
  • Потврде идентитет синтетизованих пептида
  • Дизајнирају аналитичке методе за контролу квалитета

Структурна биологија

Структурни биолози требају информације о молекулској тежини да:

  • Поставе пробе кристализације
  • Тумаче податке рендгенске дифракције
  • Анализирају протеинске комплексе
  • Израчунају стехиометрију интеракција протеин-протеин

Развој фармацеутских производа

Развојни тимови лекова користе молекулску тежину протеина да:

  • Карактеришу терапијске протеине
  • Развију стратегије формулације
  • Дизајнирају аналитичке методе
  • Утврде спецификације контроле квалитета

Академска истраживања

Студенти и истраживачи користе калацулатор за:

  • Лабораторијске експерименте
  • Анализу података
  • Дизајн експеримената
  • Образовне сврхе

Алтернативе

Док наш Калацулатор молекулске тежине протеина пружа брзе и тачне процене, постоје алтернативни приступи за одређивање молекулске тежине протеина:

  1. Експерименталне методе:

    • Масена спектрометрија (MS): Пружа високо тачна мерења молекулске тежине и може открити пост-транслационе модификације
    • Хроматографија на основу величине (SEC): Процењује молекулску тежину на основу хидродинамичког радијуса
    • SDS-PAGE: Пружа приближну молекулску тежину на основу електрофоретске покретљивости
  2. Други рачунарски алати:

    • ExPASy ProtParam: Нуди додатне параметре протеина осим молекулске тежине
    • EMBOSS Pepstats: Пружа детаљну статистичку анализу секвенци протеина
    • Протеин Калацулатор в3.4: Укључује додатна израчунавања као што су изоелектричка тачка и екстинкцијски коефицијент
  3. Специјализовани софтвер:

    • За протеине са нестандардним амино киселинама или пост-транслационе модификације
    • За сложене протеинске скупине или мултимерне протеине
    • За изотопски обележене протеине коришћене у NMR студијама

Историја одређивања молекулске тежине протеина

Концепт молекулске тежине је био основни за хемију од када је Џон Далтон предложио своју атомску теорију у раном 19. веку. Међутим, примена на протеине има новију историју:

Рана наука о протеинима (1800-1920)

  • Године 1838, Јонс Јакоб Берзелиус је сковао термин "протеин" из грчке речи "протеос", што значи "примарни" или "најважнији".
  • Рани научници о протеинима попут Фредерика Сангера почели су да разумеју да су протеини састављени од амино киселина.
  • Концепт протеина као макромолекула са дефинисаним молекулским тежинама појавио се постепено.

Развој аналитичких техника (1930-1960)

  • Изум ултрацентрифугирања од стране Теодора Сведберга у 1920-им омогућио је прва тачна мерења молекулских тежина протеина.
  • Развој техника електрофорезе у 1930-им од стране Арне Тисијуса пружио је још једну методу за процену величине протеина.
  • Године 1958, Стенфорд Мур и Вилијам Х. Стајн завршили су прву потпуну секвенцу амино киселина рибонуклеазе, омогућавајући прецизно израчунавање молекулске тежине.

Модерна ера (1970-данас)

  • Развој техника масене спектрометрије револуционисао је одређивање молекулске тежине протеина.
  • Џон Фен и Коићи Танака су добили Нобелову награду за хемију 2002. године за развој метода меког десорпције за масену спектрометрију биолошких макромолекула.
  • Рачунарске методе за предвиђање својстава протеина, укључујући молекулску тежину, постале су све сложеније и доступније.
  • Поява геномике и протеомике у 1990-им и 2000-им створила је потребу за алатима за анализу протеина високог пропусног капацитета, укључујући аутоматизоване калацулаторе молекулске тежине.

Данас, израчунавање молекулске тежине протеина је рутински, али основни део науке о протеинима, олакшано алатима као што је наш калацулатор који чини ове израчунавања доступним истраживачима широм света.

Примери кода

Ево примера како израчунати молекулску тежину протеина у различитим програмским језицима:

1' Excel VBA функција за израчунавање молекулске тежине протеина
2Function ProteinMolecularWeight(sequence As String) As Double
3    ' Молекулске тежине амино киселина
4    Dim aaWeights As Object
5    Set aaWeights = CreateObject("Scripting.Dictionary")
6    
7    ' Инициализујте тежине амино киселина
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    ' Молекулска тежина воде
30    Const WATER_WEIGHT As Double = 18.01528
31    
32    ' Конвертујте секвенцу у велика слова
33    sequence = UCase(sequence)
34    
35    ' Израчунајте укупну тежину
36    Dim totalWeight As Double
37    totalWeight = 0
38    
39    ' Збир индивидуалних тежина амино киселина
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            ' Неважећи код амино киселине
49            ProteinMolecularWeight = -1
50            Exit Function
51        End If
52    Next i
53    
54    ' Одузмите губитак воде од пептидних веза и додајте терминалну воду
55    Dim numAminoAcids As Integer
56    numAminoAcids = Len(sequence)
57    
58    ProteinMolecularWeight = totalWeight - (numAminoAcids - 1) * WATER_WEIGHT + WATER_WEIGHT
59End Function
60
61' Употреба у Excel:
62' =ProteinMolecularWeight("ACDEFGHIKLMNPQRSTVWY")
63

Често постављана питања

Шта је молекулска тежина протеина?

Молекулска тежина протеина, такође позната као молекулска маса, је укупна маса молекула протеина изражена у Далтонима (Da) или килодалтонима (kDa). Представља збир маса свих атома у протеину, узимајући у обзир губитак молекула воде током формирања пептидних веза. Ова основна особина је кључна за карактеризацију, пурификацију и анализу протеина.

Колико је тачан овај калацулатор молекулске тежине протеина?

Овај калацулатор пружа теоретску молекулску тежину на основу секвенце амино киселина са високом тачношћу. Користи стандардне моноизотопске масе амино киселина и узима у обзир губитак воде током формирања пептидних веза. Међутим, не узима у обзир пост-транслационе модификације, нестандардне амино киселине или изотопске варијације које могу бити присутне у стварним протеинима.

Које јединице се користе за молекулску тежину протеина?

Молекулске тежине протеина се обично изражавају у Далтонима (Da) или килодалтонима (kDa), где 1 kDa једнако 1.000 Da. Далтон је приближно једнак маси атома водоника (1.66 × 10^-24 грама). За референцу, мали пептиди могу бити неколико стотина Da, док велики протеини могу бити стотине кДа.

Зашто се моја израчуната молекулска тежина разликује од експерименталних вредности?

Неколико фактора може узроковати разлике између израчунатих и експерименталних молекулских тежина:

  1. Пост-транслационе модификације (фосфорилација, гликозилација итд.)
  2. Формирање дисулфидних веза
  3. Протеолошка обрада
  4. Нестандардне амино киселине
  5. Грешке у експерименталном мерењу
  6. Изотопске варијације

За прецизно одређивање молекулске тежине модификованих протеина, препоручује се масена спектрометрија.

Могу ли да израчунам молекулску тежину протеина са дисулфидним везама?

Да, али овај калацулатор не прилагођава аутоматски за дисулфидне везе. Свакој формираној дисулфидној вези губи се два атома водоника (2.01588 Da). Да бисте узели у обзир дисулфидне везе, од израчунате молекулске тежине одузмите 2.01588 Da за сваку дисулфидну везу у вашем протеину.

Каква је веза између молекулске тежине протеина и величине протеина?

Иако молекулска тежина корелира са величином протеина, однос није увек једноставан. Фактори који утичу на физичку величину протеина укључују:

  • Састав амино киселина
  • Секундарна и терцијарна структура
  • Хидрациони шкољка
  • Пост-транслационе модификације
  • Условима животне средине (пХ, концентрација соли)

За приближан проценат, глобуларни протеин од 10 кДа има пречник од приближно 2-3 нм.

Референце

  1. Гастеигер Е., Хоогланд Ц., Гаттикер А., Дувауд С., Вилкиns М.Р., Апел Р.Д., Баирох А. (2005) Алатке за идентификацију и анализу протеина на ExPASy серверу. У: Вокер Ј.М. (ур.) Водич за протеомске протоколе. Хумана штампа.

  2. Нелсон, Д. Л., & Кокс, М. М. (2017). Принципи биохемије Ленињера (7. издање). В.Х. Фрееман и компанија.

  3. Нелсон, Д. Л., & Кокс, М. М. (2017). Принципи биохемије Ленињера (7. издање). В.Х. Фрееман и компанија.

  4. Крејтон, Т. Е. (2010). Биофизичка хемија нуклеинских киселина и протеина. Хелветиан Пресс.

  5. УниПрот Консорцијум. (2021). УниПрот: универзална база знања о протеинима у 2021. години. Нуклеинске киселине истраживања, 49(D1), D480-D489.

  6. Артимо, П., Јоналадегда, М., Арнолд, К., Баратин, Д., Цсарди, Г., де Кастро, Е., Дувауд, С., Флегел, В., Фортие, А., Гастеигер, Е., Гросдидие, А., Хернандез, Ц., Иоанидис, В., Кузнецов, Д., Лијехти, Р., Морети, С., Мостагуир, К., Редасци, Н., Россие, Г., & Стокингер, Х. (2012). ExPASy: Портал за биоинформатику СИБ. Нуклеинске киселине истраживања, 40(W1), W597-W603.

  7. Кинтер, М., & Шерман, Н. Е. (2005). Секвенцирање и идентификација протеина коришћењем масене спектрометрије. Вили Интерсциенце.

Пробајте наш Калацулатор молекулске тежине протеина данас да бисте брзо и тачно одредили молекулску тежину ваших секвенци протеина. Без обзира да ли планирате експерименте, анализирате резултате или учите о биохемији протеина, овај алат пружа информације које су вам потребне у секундама.