โปรตีนโมเลกุลน้ำหนักคำนวณ

บทนำ

เครื่องมือ โปรตีนโมเลกุลน้ำหนักคำนวณ เป็นเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับนักชีวเคมี นักชีววิทยาโมเลกุล และนักวิทยาศาสตร์โปรตีนที่ต้องการกำหนดมวลของโปรตีนตามลำดับกรดอะมิโน โปรตีนเป็นแมคโครโมเลกุลที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยสายกรดอะมิโน และการรู้มวลโมเลกุลของพวกมันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเทคนิคในห้องปฏิบัติการต่างๆ การออกแบบการทดลอง และการวิเคราะห์ข้อมูล เครื่องมือนี้ให้วิธีที่รวดเร็วและแม่นยำในการประมาณน้ำหนักโมเลกุลของโปรตีนใดๆ โดยใช้ลำดับกรดอะมิโนของมัน ช่วยให้นักวิจัยประหยัดเวลาอันมีค่าและลดความเป็นไปได้ของข้อผิดพลาดในการคำนวณ

น้ำหนักโมเลกุลของโปรตีนซึ่งมักแสดงในหน่วยดัลตัน (Da) หรือกิโลดัลตัน (kDa) แสดงถึงผลรวมของน้ำหนักของกรดอะมิโนแต่ละตัวในโปรตีน โดยคำนึงถึงโมเลกุลน้ำที่สูญเสียไปในระหว่างการสร้างพันธะเปปไทด์ คุณสมบัติพื้นฐานนี้มีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของโปรตีนในสารละลาย ความคล่องตัวในการอิเล็กโตรโฟรีซิส คุณสมบัติในการตกผลึก และลักษณะทางกายภาพและเคมีอื่นๆ ที่สำคัญในการวิจัยและการใช้งานในอุตสาหกรรม

เครื่องคำนวณที่ใช้งานง่ายของเราต้องการเพียงลำดับกรดอะมิโนในรูปแบบตัวอักษรเดียวของโปรตีนของคุณเพื่อสร้างการประมาณน้ำหนักโมเลกุลที่แม่นยำ ทำให้เข้าถึงได้สำหรับทั้งนักวิจัยที่มีประสบการณ์และนักเรียนที่เพิ่งเริ่มต้นในวิทยาศาสตร์โปรตีน

วิธีการคำนวณน้ำหนักโมเลกุลโปรตีน

สูตรพื้นฐาน

น้ำหนักโมเลกุลของโปรตีนคำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

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

โดยที่:

• $MW_{protein}$ คือ น้ำหนักโมเลกุลของโปรตีนทั้งหมดในดัลตัน (Da)
• $\sum_{i=1}^{n} MW_{amino acid_i}$ คือ ผลรวมของน้ำหนักโมเลกุลของกรดอะมิโนแต่ละตัวทั้งหมด
• $n$ คือ จำนวนกรดอะมิโนในลำดับ
• $MW_{water}$ คือ น้ำหนักโมเลกุลของน้ำ (18.01528 Da)
• $(n-1)$ แสดงถึงจำนวนพันธะเปปไทด์ที่เกิดขึ้น
• $+ MW_{water}$ ข้อสุดท้ายนี้คำนึงถึงกลุ่มปลาย (H และ OH)

น้ำหนักโมเลกุลกรดอะมิโน

การคำนวณใช้มาตรฐานน้ำหนักโมเลกุลของกรดอะมิโน 20 ชนิดทั่วไป:

การสูญเสียน้ำในกระบวนการสร้างพันธะเปปไทด์

เมื่อกรดอะมิโนรวมตัวกันเพื่อสร้างโปรตีน พวกเขาจะสร้างพันธะเปปไทด์ ในกระบวนการนี้ โมเลกุลน้ำ (H₂O) จะถูกปล่อยออกมาสำหรับแต่ละพันธะที่เกิดขึ้น การสูญเสียน้ำนี้ต้องคำนึงถึงในการคำนวณน้ำหนักโมเลกุล

สำหรับโปรตีนที่มีกรดอะมิโน n ตัว จะมีพันธะเปปไทด์ (n-1) ที่เกิดขึ้น ซึ่งส่งผลให้สูญเสียน้ำ (n-1) โมเลกุล อย่างไรก็ตาม เราจะเพิ่มน้ำโมเลกุลหนึ่งกลับเพื่อคำนึงถึงกลุ่มปลาย (H ที่ปลาย N และ OH ที่ปลาย C)

ตัวอย่างการคำนวณ

มาคำนวณน้ำหนักโมเลกุลของไตรเปปไทด์ที่เรียบง่าย: Ala-Gly-Ser (AGS)

1. ผลรวมของน้ำหนักกรดอะมิโนแต่ละตัว:

   • อะลานีน (A): 71.03711 Da
   • ไกลซีน (G): 57.02146 Da
   • เซอรีน (S): 87.03203 Da
   • รวม: 215.0906 Da

2. หักการสูญเสียน้ำจากพันธะเปปไทด์:

   • จำนวนพันธะเปปไทด์ = 3-1 = 2
   • น้ำหนักโมเลกุลน้ำ = 18.01528 Da
   • การสูญเสียน้ำรวม = 2 × 18.01528 = 36.03056 Da

3. เพิ่มน้ำโมเลกุลหนึ่งกลับสำหรับกลุ่มปลาย:

   • 18.01528 Da

4. น้ำหนักโมเลกุลสุดท้าย:

   • 215.0906 - 36.03056 + 18.01528 = 197.07532 Da

วิธีใช้เครื่องคำนวณนี้

การใช้เครื่องคำนวณน้ำหนักโมเลกุลโปรตีนเป็นเรื่องง่าย:

1. ป้อนลำดับโปรตีนของคุณ ในกล่องข้อความโดยใช้รหัสกรดอะมิโนตัวอักษรเดียวมาตรฐาน (A, R, N, D, C, E, Q, G, H, I, L, K, M, F, P, S, T, W, Y, V)

2. เครื่องคำนวณจะ ตรวจสอบความถูกต้อง ของข้อมูลที่คุณป้อนโดยอัตโนมัติเพื่อให้แน่ใจว่ามีเพียงรหัสกรดอะมิโนที่ถูกต้องเท่านั้น

3. คลิกที่ปุ่ม "คำนวณน้ำหนักโมเลกุล" หรือรอให้การคำนวณอัตโนมัติเสร็จสิ้น

4. ดูผลลัพธ์ ซึ่งรวมถึง:

   • น้ำหนักโมเลกุลที่คำนวณในดัลตัน (Da)
   • ความยาวของลำดับ (จำนวนกรดอะมิโน)
   • การวิเคราะห์องค์ประกอบกรดอะมิโน
   • สูตรที่ใช้ในการคำนวณ

5. คุณสามารถ คัดลอกผลลัพธ์ ไปยังคลิปบอร์ดของคุณโดยคลิกที่ปุ่ม "คัดลอก" เพื่อใช้ในรายงานหรือการวิเคราะห์เพิ่มเติม

แนวทางการป้อนข้อมูล

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ โปรดปฏิบัติตามแนวทางเหล่านี้เมื่อป้อนลำดับโปรตีนของคุณ:

• ใช้เฉพาะรหัสกรดอะมิโนตัวอักษรเดียวมาตรฐาน (ตัวพิมพ์ใหญ่หรือตัวพิมพ์เล็ก)
• อย่ารวมช่องว่าง ตัวเลข หรืออักขระพิเศษ
• ลบอักขระที่ไม่ใช่กรดอะมิโน (เช่น หมายเลขลำดับ)
• สำหรับลำดับที่มีกรดอะมิโนที่ไม่เป็นมาตรฐาน ให้พิจารณาใช้เครื่องมือทางเลือกที่รองรับรหัสกรดอะมิโนที่ขยาย

การตีความผลลัพธ์

เครื่องคำนวณจะให้ข้อมูลหลายชิ้น:

1. น้ำหนักโมเลกุล: น้ำหนักโมเลกุลที่ประมาณการของโปรตีนของคุณในดัลตัน (Da) สำหรับโปรตีนขนาดใหญ่ อาจแสดงเป็นกิโลดัลตัน (kDa)

2. ความยาวลำดับ: จำนวนกรดอะมิโนทั้งหมดในลำดับของคุณ

3. องค์ประกอบกรดอะมิโน: การวิเคราะห์ภาพรวมของเนื้อหากรดอะมิโนของโปรตีนของคุณ โดยแสดงทั้งจำนวนและเปอร์เซ็นต์ของกรดอะมิโนแต่ละตัว

4. วิธีการคำนวณ: คำอธิบายที่ชัดเจนเกี่ยวกับวิธีการคำนวณน้ำหนักโมเลกุล รวมถึงสูตรที่ใช้

การใช้งาน

เครื่องคำนวณน้ำหนักโมเลกุลโปรตีนมีการใช้งานมากมายในหลากหลายสาขาของวิทยาศาสตร์ชีวิต:

การทำให้โปรตีนบริสุทธิ์และการวิเคราะห์

นักวิจัยใช้ข้อมูลน้ำหนักโมเลกุลเพื่อ:

• ตั้งค่าคอลัมน์การกรองเจลที่เหมาะสม
• กำหนดความเข้มข้นของเจลโพลีอะคริลาไมด์ที่เหมาะสมสำหรับ SDS-PAGE
• วิเคราะห์ข้อมูลจากการทำมวลสเปกโตรเมตรี
• ยืนยันผลการแสดงออกและการทำให้บริสุทธิ์ของโปรตีน

การผลิตโปรตีนรีคอมบิแนนท์

บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพพึ่งพาการคำนวณน้ำหนักโมเลกุลที่แม่นยำเพื่อ:

• ออกแบบโครงสร้างการแสดงออก
• ประมาณการผลผลิตโปรตีน
• พัฒนากลยุทธ์การทำให้บริสุทธิ์
• วิเคราะห์ผลิตภัณฑ์สุดท้าย

การสังเคราะห์เปปไทด์

นักเคมีเปปไทด์ใช้การคำนวณน้ำหนักโมเลกุลเพื่อ:

• กำหนดปริมาณวัสดุเริ่มต้นที่จำเป็น
• คำนวณผลผลิตทฤษฎี
• ยืนยันเอกลักษณ์ของเปปไทด์ที่สังเคราะห์
• ออกแบบวิธีการวิเคราะห์สำหรับการควบคุมคุณภาพ

ชีววิทยาเชิงโครงสร้าง

นักชีววิทยาเชิงโครงสร้างต้องการข้อมูลน้ำหนักโมเลกุลเพื่อ:

• ตั้งค่าการทดลองการตกผลึก
• วิเคราะห์ข้อมูลการกระเจิงของรังสีเอกซ์
• วิเคราะห์โปรตีนที่ซับซ้อน
• คำนวณสัดส่วนของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีน

การพัฒนายา

นักพัฒนายาใช้โปรตีนโมเลกุลน้ำหนักเพื่อ:

• วิเคราะห์โปรตีนบำบัด
• พัฒนากลยุทธ์การจัดรูปแบบ
• ออกแบบวิธีการวิเคราะห์
• กำหนดข้อกำหนดการควบคุมคุณภาพ

การวิจัยทางวิชาการ

นักเรียนและนักวิจัยใช้เครื่องคำนวณสำหรับ:

• การทดลองในห้องปฏิบัติการ
• การวิเคราะห์ข้อมูล
• การออกแบบการทดลอง
• วัตถุประสงค์ทางการศึกษา

ทางเลือก

ในขณะที่เครื่องคำนวณน้ำหนักโมเลกุลโปรตีนของเรามอบการประมาณการที่รวดเร็วและแม่นยำ แต่ก็มีวิธีการอื่นๆ ในการกำหนดน้ำหนักโมเลกุลของโปรตีน:

1. วิธีการทดลอง:

   • มวลสเปกโตรเมตรี (MS): ให้การวัดน้ำหนักโมเลกุลที่แม่นยำสูงและสามารถตรวจจับการดัดแปลงหลังการแปล
   • โครมาโตกราฟีขนาดแยก (SEC): ประมาณน้ำหนักโมเลกุลตามรัศมีไฮโดรไดนามิก
   • SDS-PAGE: ให้ประมาณน้ำหนักโมเลกุลตามความคล่องตัวในการอิเล็กโตรโฟรีซิส

2. เครื่องมือคอมพิวเตอร์อื่นๆ:

   • ExPASy ProtParam: เสนอพารามิเตอร์โปรตีนเพิ่มเติมนอกเหนือจากน้ำหนักโมเลกุล
   • EMBOSS Pepstats: ให้การวิเคราะห์ทางสถิติอย่างละเอียดของลำดับโปรตีน
   • Protein Calculator v3.4: รวมการคำนวณเพิ่มเติมเช่นจุดไอโซอิเล็กตริกและสัมประสิทธิ์การหักเห

3. ซอฟต์แวร์เฉพาะทาง:

   • สำหรับโปรตีนที่มีกรดอะมิโนที่ไม่เป็นมาตรฐานหรือการดัดแปลงหลังการแปล
   • สำหรับโปรตีนที่ซับซ้อนหรือโปรตีนมัลติมิริก
   • สำหรับโปรตีนที่มีการทำเครื่องหมายด้วยไอโซโทปที่ใช้ในการศึกษา NMR

ประวัติการกำหนดน้ำหนักโมเลกุลโปรตีน

แนวคิดเรื่องน้ำหนักโมเลกุลเป็นพื้นฐานของเคมีตั้งแต่จอห์น ดาลตันเสนอทฤษฎีอะตอมในศตวรรษที่ 19 อย่างไรก็ตาม การนำไปใช้กับโปรตีนมีประวัติที่ใหม่กว่า:

วิทยาศาสตร์โปรตีนยุคแรก (1800s-1920s)

• ในปี 1838 จอห์นส แจ็คบ์ เบอร์เซลิอุสตั้งชื่อว่า "โปรตีน" จากคำภาษากรีก "proteios" ซึ่งหมายถึง "หลัก" หรือ "สำคัญที่สุด"
• นักวิทยาศาสตร์โปรตีนยุคแรก เช่น เฟรดเดอริก แซงเกอร์ เริ่มเข้าใจว่าโปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโน
• แนวคิดเกี่ยวกับโปรตีนว่าเป็นแมคโครโมเลกุลที่มีน้ำหนักโมเลกุลที่กำหนดเริ่มเกิดขึ้นอย่างช้าๆ

การพัฒนาเทคนิคการวิเคราะห์ (1930s-1960s)

• การประดิษฐ์การแยกด้วยแรงเหวี่ยงอัลตราเซนทริฟิวเกชันโดยธีโอดอร์ สเวดเบิร์กในปี 1920 ทำให้การวัดน้ำหนักโมเลกุลโปรตีนที่แม่นยำเป็นไปได้ครั้งแรก
• การพัฒนาเทคนิคอิเล็กโตรโฟรีซิสในปี 1930 โดยอาร์เน่ ทิเซลิอุสให้วิธีการอีกวิธีหนึ่งในการประมาณขนาดโปรตีน
• ในปี 1958 สแตนฟอร์ด มัวร์และวิลเลียม เอช. สไตน์เสร็จสิ้นลำดับกรดอะมิโนทั้งหมดของไรโบนิวคลีเอส ทำให้สามารถคำนวณน้ำหนักโมเลกุลได้อย่างแม่นยำ

ยุคสมัยใหม่ (1970s-ปัจจุบัน)

• การพัฒนาเทคนิคมวลสเปกโตรเมตรีได้ปฏิวัติน้ำหนักโมเลกุลโปรตีน
• จอห์น เฟนน์และโคอิจิ ทานากะได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 2002 สำหรับการพัฒนาวิธีการไอออนิซเซชั่นแบบนุ่มสำหรับการวิเคราะห์โมเลกุลชีวภาพด้วยมวลสเปกโตรเมตรี
• วิธีการคอมพิวเตอร์ในการคาดการณ์คุณสมบัติของโปรตีน รวมถึงน้ำหนักโมเลกุลมีความซับซ้อนและเข้าถึงได้มากขึ้น
• การเกิดขึ้นของจีโนมิกส์และโปรตีโอมิกส์ในปี 1990 และ 2000 สร้างความต้องการเครื่องมือวิเคราะห์โปรตีนแบบความจุสูง รวมถึงเครื่องคำนวณน้ำหนักโมเลกุลอัตโนมัติ

ในปัจจุบัน การคำนวณน้ำหนักโมเลกุลโปรตีนเป็นส่วนหนึ่งที่เป็นกิจวัตรแต่สำคัญของวิทยาศาสตร์โปรตีน ซึ่งอำนวยความสะดวกโดยเครื่องมืออย่างเครื่องคำนวณของเราที่ทำให้การคำนวณเหล่านี้สามารถเข้าถึงได้สำหรับนักวิจัยทั่วโลก

ตัวอย่างโค้ด

นี่คือตัวอย่างวิธีการคำนวณน้ำหนักโมเลกุลโปรตีนในภาษาการเขียนโปรแกรมต่างๆ:

1' Excel VBA Function for Protein Molecular Weight Calculation
2Function ProteinMolecularWeight(sequence As String) As Double
3    ' Amino acid molecular weights
4    Dim aaWeights As Object
5    Set aaWeights = CreateObject("Scripting.Dictionary")
6    
7    ' Initialize amino acid weights
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    ' Water molecular weight
30    Const WATER_WEIGHT As Double = 18.01528
31    
32    ' Convert sequence to uppercase
33    sequence = UCase(sequence)
34    
35    ' Calculate total weight
36    Dim totalWeight As Double
37    totalWeight = 0
38    
39    ' Sum individual amino acid weights
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            ' Invalid amino acid code
49            ProteinMolecularWeight = -1
50            Exit Function
51        End If
52    Next i
53    
54    ' Subtract water loss from peptide bonds and add terminal water
55    Dim numAminoAcids As Integer
56    numAminoAcids = Len(sequence)
57    
58    ProteinMolecularWeight = totalWeight - (numAminoAcids - 1) * WATER_WEIGHT + WATER_WEIGHT
59End Function
60
61' Usage in Excel:
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    # Amino acid molecular weights
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    # Water molecular weight
36    WATER_WEIGHT = 18.01528
37    
38    # Convert sequence to uppercase
39    sequence = sequence.upper()
40    
41    # Validate sequence
42    for aa in sequence:
43        if aa not in aa_weights:
44            raise ValueError(f"Invalid amino acid code: {aa}")
45    
46    # Sum individual amino acid weights
47    total_weight = sum(aa_weights[aa] for aa in sequence)
48    
49    # Subtract water loss from peptide bonds and add terminal water
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# Example usage:
56sequence = "MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM"
57mw = calculate_protein_molecular_weight(sequence)
58print(f"Molecular weight: {mw:.2f} Da")
59

1function calculateProteinMolecularWeight(sequence) {
2  // Amino acid molecular weights
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  // Water molecular weight
27  const WATER_WEIGHT = 18.01528;
28  
29  // Convert sequence to uppercase
30  sequence = sequence.toUpperCase();
31  
32  // Validate sequence
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  // Sum individual amino acid weights
41  let totalWeight = 0;
42  for (let i = 0; i < sequence.length; i++) {
43    totalWeight += aaWeights[sequence[i]];
44  }
45  
46  // Subtract water loss from peptide bonds and add terminal water
47  const numAminoAcids = sequence.length;
48  const molecularWeight = totalWeight - (numAminoAcids - 1) * WATER_WEIGHT + WATER_WEIGHT;
49  
50  return molecularWeight;
51}
52
53// Example usage:
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        // Initialize amino acid weights
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        // Convert sequence to uppercase
34        sequence = sequence.toUpperCase();
35        
36        // Validate sequence
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        // Sum individual amino acid weights
45        double totalWeight = 0;
46        for (int i = 0; i < sequence.length(); i++) {
47            totalWeight += aminoAcidWeights.get(sequence.charAt(i));
48        }
49        
50        // Subtract water loss from peptide bonds and add terminal water
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    // Amino acid molecular weights
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    // Water molecular weight
33    const double WATER_WEIGHT = 18.01528;
34    
35    // Convert sequence to uppercase
36    std::string upperSequence = sequence;
37    std::transform(upperSequence.begin(), upperSequence.end(), upperSequence.begin(), ::toupper);
38    
39    // Validate sequence
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    // Sum individual amino acid weights
47    double totalWeight = 0.0;
48    for (char aa : upperSequence) {
49        totalWeight += aaWeights[aa];
50    }
51    
52    // Subtract water loss from peptide bonds and add terminal water
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

คำถามที่พบบ่อย

น้ำหนักโมเลกุลโปรตีนคืออะไร?

น้ำหนักโมเลกุลโปรตีน หรือที่เรียกว่าน้ำหนักโมเลกุล คือ มวลรวมของโมเลกุลโปรตีนที่แสดงในหน่วยดัลตัน (Da) หรือกิโลดัลตัน (kDa) ซึ่งแสดงถึงผลรวมของมวลของอะตอมทั้งหมดในโปรตีน โดยคำนึงถึงการสูญเสียโมเลกุลน้ำในระหว่างการสร้างพันธะเปปไทด์ คุณสมบัติพื้นฐานนี้มีความสำคัญต่อการจำแนกประเภทโปรตีน การทำให้บริสุทธิ์ และการวิเคราะห์

เครื่องคำนวณน้ำหนักโมเลกุลนี้มีความแม่นยำแค่ไหน?

เครื่องคำนวณนี้ให้การประมาณน้ำหนักโมเลกุลตามลำดับกรดอะมิโนด้วยความแม่นยำสูง มันใช้มวลโมเลกุลของกรดอะมิโนตามมาตรฐานและคำนึงถึงการสูญเสียน้ำในระหว่างการสร้างพันธะเปปไทด์ อย่างไรก็ตาม มันไม่ได้คำนึงถึงการดัดแปลงหลังการแปล กรดอะมิโนที่ไม่เป็นมาตรฐาน หรือความแปรปรวนของไอโซโทปที่อาจมีอยู่ในโปรตีนจริง

หน่วยที่ใช้สำหรับน้ำหนักโมเลกุลโปรตีนคืออะไร?

น้ำหนักโมเลกุลโปรตีนมักจะแสดงในหน่วยดัลตัน (Da) หรือกิโลดัลตัน (kDa) โดย 1 kDa เท่ากับ 1,000 Da ดัลตันประมาณเท่ากับมวลของอะตอมไฮโดรเจน (1.66 × 10^-24 กรัม) สำหรับการอ้างอิง เปปไทด์ขนาดเล็กอาจมีน้ำหนักเพียงไม่กี่ร้อย Da ในขณะที่โปรตีนขนาดใหญ่สามารถมีน้ำหนักหลายร้อย kDa

ทำไมน้ำหนักโมเลกุลที่คำนวณได้จึงแตกต่างจากค่าที่ทดลอง?

หลายปัจจัยสามารถทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างน้ำหนักโมเลกุลที่คำนวณและค่าที่ทดลองได้:

1. การดัดแปลงหลังการแปล (การฟอสโฟรีเลชัน การกลูโคซิเลชัน ฯลฯ)
2. การสร้างพันธะซัลไฟด์
3. การประมวลผลโปรตีน
4. กรดอะมิโนที่ไม่เป็นมาตรฐาน
5. ข้อผิดพลาดในการวัดผล
6. ความแปรปรวนของไอโซโทป

สำหรับการกำหนดน้ำหนักโมเลกุลที่แม่นยำของโปรตีนที่ดัดแปลง แนะนำให้ใช้มวลสเปกโตรเมตรี

เครื่องคำนวณนี้สามารถจัดการกับกรดอะมิโนที่ไม่เป็นมาตรฐานได้หรือไม่?

เครื่องคำนวณนี้รองรับเฉพาะกรดอะมิโน 20 ชนิดมาตรฐานโดยใช้รหัสตัวอักษรเดียว (A, R, N, D, C, E, Q, G, H, I, L, K, M, F, P, S, T, W, Y, V) สำหรับโปรตีนที่มีกรดอะมิโนที่ไม่เป็นมาตรฐาน เช่น เซลิโนซีสเทอีน ไพรโรลิซีน หรือกรดที่ดัดแปลงอื่นๆ จำเป็นต้องใช้เครื่องมือเฉพาะทางหรือการคำนวณด้วยตนเอง

ฉันจะตีความผลลัพธ์องค์ประกอบกรดอะมิโนได้อย่างไร?

องค์ประกอบกรดอะมิโนจะแสดงจำนวนและเปอร์เซ็นต์ของกรดอะมิโนแต่ละตัวในลำดับโปรตีนของคุณ ข้อมูลนี้มีประโยชน์สำหรับ:

• ทำความเข้าใจคุณสมบัติทางกายภาพของโปรตีนของคุณ
• ระบุพื้นที่ที่น่าสนใจ (เช่น แพทช์ที่มีความชุ่มชื้น)
• วางแผนขั้นตอนการทดลอง (เช่น การวัดสเปกโตรสโกปี)
• เปรียบเทียบโปรตีนที่คล้ายกันในสายพันธุ์ต่างๆ

ความแตกต่างระหว่างน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยและน้ำหนักโมเลกุลโมโนไอโซโทปคืออะไร?

• น้ำหนักโมเลกุลโมโนไอโซโทป ใช้มวลของไอโซโทปที่มีมากที่สุดของแต่ละธาตุ (ซึ่งเป็นสิ่งที่เครื่องคำนวณนี้ให้)
• น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ย ใช้ค่าเฉลี่ยน้ำหนักของไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติทั้งหมด

สำหรับเปปไทด์ขนาดเล็ก ความแตกต่างจะน้อยมาก แต่จะมีความสำคัญมากขึ้นสำหรับโปรตีนขนาดใหญ่ มวลสเปกโตรเมตรีมักจะวัดมวลโมโนไอโซโทปสำหรับโมเลกุลขนาดเล็กและมวลเฉลี่ยสำหรับโมเลกุลที่ใหญ่กว่า

เครื่องคำนวณนี้จัดการกับกลุ่ม N-terminal และ C-terminal อย่างไร?

เครื่องคำนวณนี้คำนึงถึงกลุ่มปลาย N-terminal (NH₂-) และ C-terminal (-COOH) โดยการเพิ่มน้ำโมเลกุลหนึ่งกลับ (18.01528 Da) หลังจากหักน้ำที่สูญเสียไปในระหว่างการสร้างพันธะเปปไทด์ สิ่งนี้ทำให้แน่ใจว่าน้ำหนักโมเลกุลที่คำนวณจะแสดงถึงโปรตีนที่สมบูรณ์พร้อมกลุ่มปลายที่เหมาะสม

ฉันสามารถคำนวณน้ำหนักโมเลกุลของโปรตีนที่มีพันธะซัลไฟด์ได้หรือไม่?

ใช่ แต่เครื่องคำนวณนี้ไม่ได้ปรับโดยอัตโนมัติสำหรับพันธะซัลไฟด์ การสร้างพันธะซัลไฟด์แต่ละครั้งจะส่งผลให้สูญเสียไฮโดรเจนสองอะตอม (2.01588 Da) เพื่อคำนึงถึงพันธะซัลไฟด์ ให้หัก 2.01588 Da ออกจากน้ำหนักโมเลกุลที่คำนวณสำหรับแต่ละพันธะซัลไฟด์ในโปรตีนของคุณ

น้ำหนักโมเลกุลโปรตีนสัมพันธ์กับขนาดโปรตีนอย่างไร?

ในขณะที่น้ำหนักโมเลกุลสัมพันธ์กับขนาดโปรตีน ความสัมพันธ์นี้ไม่ใช่เรื่องที่ตรงไปตรงมาเสมอไป ปัจจัยที่มีผลต่อขนาดทางกายภาพของโปรตีนรวมถึง:

• องค์ประกอบกรดอะมิโน
• โครงสร้างรองและสามมิติ
• เปลือกการชุ่มชื้น
• การดัดแปลงหลังการแปล
• สภาวะแวดล้อม (pH, ความเข้มข้นของเกลือ)

สำหรับการประมาณอย่างหยาบ โปรตีนกลมขนาด 10 kDa จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2-3 นาโนเมตร

อ้างอิง

1. Gasteiger E., Hoogland C., Gattiker A., Duvaud S., Wilkins M.R., Appel R.D., Bairoch A. (2005) เครื่องมือในการระบุและวิเคราะห์โปรตีนบนเซิร์ฟเวอร์ ExPASy. ใน: Walker J.M. (eds) The Proteomics Protocols Handbook. Humana Press.

2. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2017). หลักการชีวเคมีของเลห์นิงเกอร์ (ฉบับที่ 7). W.H. Freeman and Company.

3. Steen, H., & Mann, M. (2004). ABC's (และ XYZ's) ของการจัดลำดับเปปไทด์. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 5(9), 699-711.

4. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2016). พื้นฐานของชีวเคมี: ชีวิตในระดับโมเลกุล (ฉบับที่ 5). Wiley.

5. Creighton, T. E. (2010). ชีวเคมีฟิสิกส์ของกรดนิวคลีอิกและโปรตีน. Helvetian Press.

6. UniProt Consortium. (2021). UniProt: ฐานข้อมูลความรู้โปรตีนสากลในปี 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: พอร์ทัลทรัพยากรชีวสารสนเทศ SIB. Nucleic Acids Research, 40(W1), W597-W603.

8. Kinter, M., & Sherman, N. E. (2005). การจัดลำดับโปรตีนและการระบุด้วยการใช้มวลสเปกโตรเมตรี. Wiley-Interscience.

ลองใช้เครื่องคำนวณน้ำหนักโมเลกุลโปรตีนของเราวันนี้เพื่อกำหนดน้ำหนักโมเลกุลของลำดับโปรตีนของคุณอย่างรวดเร็วและแม่นยำ ไม่ว่าคุณจะวางแผนการทดลอง วิเคราะห์ผล หรือเรียนรู้เกี่ยวกับชีวเคมีโปรตีน เครื่องมือนี้ให้ข้อมูลที่คุณต้องการในไม่กี่วินาที