蛋白质分子量计算器 | 免费分子量工具

蛋白质分子量计算器

蛋白质分子量计算器根据氨基酸序列计算蛋白质的质量。结果以道尔顿（Da）表示，这是分子质量的标准单位。一个道尔顿接近一个氢原子的质量。

分子量在日常实验室工作中很重要。它有助于研究人员选择SDS-PAGE的凝胶百分比、为凝胶过滤选择色谱柱，并检查质谱结果是否与预期蛋白质相符。计算器给出的数值是仅基于序列的理论分子量。实际蛋白质的质量可能更大，因为蛋白质合成后会发生化学加成，这些变化称为翻译后修饰。其质量增量从单个磷酸基团的几个道尔顿到重糖链的数万道尔顿不等。

如何计算蛋白质分子量

计算公式

$MW_{protein} = \sum_{i=1}^{n} MW_{residue_i} + MW_{water}$

链中的每个氨基酸贡献的是其残基质量，而不是游离氨基酸的质量。当两个氨基酸通过肽键连接时，反应会释放一个水分子。残基质量已经扣除了该水分子的质量，因此对序列求和即可自动计入所有内部肽键。

对残基质量求和后，再加回一个水分子（18.010565 Da）。这对应链的两个游离末端：起始端的氢原子（N端）和末端的羟基（C端）。

一个常见错误是先为每个肽键扣除水，再单独加回一个水分子。这样会重复计算失水，因为下方的残基质量已经排除了水。计算中唯一的水项就是最后加上的一个水分子。

氨基酸残基质量

以下是20种标准氨基酸的单同位素残基质量，单位为道尔顿：

计算示例

以短链丙氨酸-甘氨酸-丝氨酸为例，写作AGS。

1. 将残基质量相加：71.03711 + 57.02146 + 87.03203 = 215.0906 Da。
2. 为链的两个末端加上一个水分子：215.0906 + 18.010565 = 233.101165 Da。
3. 四舍五入到小数点后两位，AGS的分子量为233.10 Da。

这个三肽中的两个肽键不需要额外扣除水。该失水已经包含在步骤1所用的三个残基质量中。

如何使用蛋白质分子量计算器

1. 使用标准的单字母氨基酸代码输入序列，例如MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM。大写和小写字母均可。
2. 计算器会在输入过程中检查序列，并标记不属于20种标准代码的字符。
3. 它会显示以道尔顿表示的分子量、序列长度以及氨基酸组成明细。
4. 结果可通过一次点击复制到实验记录本或报告中。

从UniProt等数据库粘贴序列前，应删除FASTA标题行（以>开头的行）以及比对软件添加的任何位置编号。字母X、B、Z和J不是标准氨基酸代码，会被拒绝；计算前应将其替换为具体的氨基酸。

蛋白质分子量为何重要

• 凝胶电泳（SDS-PAGE）： 小于20 kDa的小蛋白质需要使用较高百分比的凝胶才能良好分离；大于100 kDa的大蛋白质则需要较低百分比的凝胶。
• 凝胶过滤： 蛋白质的分子量范围决定了哪种色谱柱填料能够对其进行适当分离。
• 质谱： 将计算出的质量与实测质量比较，以确认蛋白质身份或发现未预期的变化。
• 肽合成： 分子量决定每个偶联步骤所需起始材料的准确用量。
• 缓冲液和剂量计算： 在摩尔浓度与质量浓度之间进行换算需要分子量。

局限性

计算器仅根据序列给出理论分子量。它不包括：

• 翻译后修饰，例如糖基化添加的糖链或磷酸化添加的磷酸基团。这些修饰必须手动加入，或通过质谱测定。
• 二硫键。 两个半胱氨酸残基之间形成的每条二硫键会去除两个氢原子，每条键约为2.02 Da。计算器假定所有半胱氨酸均未成键。
• 非标准氨基酸，例如硒代半胱氨酸或吡咯赖氨酸，以及羟脯氨酸等化学修饰残基。
• 辅因子，例如与蛋白质结合的血红素基团或金属离子。

常见问题

什么是蛋白质分子量？ 它是蛋白质的总质量，通常以道尔顿（Da）或千道尔顿（kDa）表示，其中1 kDa等于1,000 Da。它等于序列中各氨基酸残基质量之和，再加上对应两个链末端的一个水分子。

为什么公式要加上水而不是减去水？ 肽键形成时会释放一个水分子，而求和所用的残基质量已经扣除了该水分子。最后只加回一个水分子，用于计入成链后两个末端的游离氢基团和羟基。

计算出的分子量有多准确？ 对于没有化学修饰的蛋白质，计算结果的准确度取决于所用氨基酸质量的精度，通常误差小于一个道尔顿。带有糖基化或二硫键等修饰的实际蛋白质，其质量会与计算值不同。

计算器能处理修饰氨基酸或非标准氨基酸吗？ 不能。它仅支持20种标准氨基酸。硒代半胱氨酸、吡咯赖氨酸及其他修饰残基无法被识别，必须手动修正或使用专用工具处理。

如何将道尔顿换算为千道尔顿？ 除以1,000。质量为25,000 Da的蛋白质等于25 kDa。论文通常对小肽使用Da，对较大蛋白质使用kDa。

为什么我的凝胶或质谱结果与计算出的分子量不一致？ 最常见的原因是翻译后修饰、二硫键，或蛋白质在翻译后被切割成较短的成熟形式。另一个原因是质量类型不一致。本计算器报告的是单同位素质量，即使用每种原子的最轻同位素计算出的质量。许多其他工具，包括ExPASy ProtParam，报告的是平均质量。平均质量更高：短肽高于1 Da，大蛋白质则高出数十道尔顿。对于酸性或碱性很强的蛋白质，SDS-PAGE还可能在具有误导性的位置显示条带，因此它只能粗略估计分子量。