Calcolatore della formula molecolare

La formula e il peso molecolare rispondono a due domande diverse, e questo sito calcola entrambi dalla stessa tabella dei residui. La formula chiede quanti atomi ci sono, che è un conteggio intero senza nulla da approssimare. Il peso molecolare chiede quanto pesi quella collezione, che è una somma pesata su valori tabulati. Nessuno dei due deriva dall’altro, quindi quando concordano si corroborano a vicenda, e quando discordano è stato localizzato un errore e non un calcolo riscritto con una notazione diversa. Nessuna delle due vie passa dall’altra, ed è questa la proprietà che rende la coppia degna di esistere.

È anche la ragione per cui una formula è la risposta giusta ad alcune domande e inutile per altre. L’analisi della composizione misura carbonio, idrogeno, azoto e zolfo per combustione e confronta le percentuali misurate con quelle teoriche calcolate da una formula, quindi la formula è un dato di ingresso di quel confronto e non un risultato collaterale. Una progettazione di marcatura isotopica ha bisogno di sapere quanti atomi di azoto sono disponibili da marcare. Una massa non può fornire nessuna delle due cose, e non può neppure essere fornita da esse, perché molte formule diverse condividono la stessa massa alla precisione che qualsiasi bilancia risolve.

La distinzione si perde facilmente nella pratica, perché le due risposte di solito vengono richieste insieme e in fretta una può sostituire l’altra. Il calcolatore dalla massa alle moli ha bisogno di una massa molare, e la massa molare viene dalla tabella dei residui e non dalla formula, quindi chi ha ricavato i conteggi degli atomi ha ancora un passo da fare. Calcolare entrambe le vie e confrontarle non è lavoro sprecato, perché è il confronto a intercettare un residuo digitato male in una sequenza lunga. Le due risposte inoltre si vincolano a vicenda in una direzione utile, poiché una formula la cui massa implicata è molto lontana da quella derivata non si salva correggendo una cifra, mentre una piccola discrepanza in una catena lunga di solito si salva.

L’ordine di Hill mette il carbonio per primo, l’idrogeno per secondo e ogni altro elemento in ordine alfabetico di simbolo, che per un peptide significa azoto, ossigeno e poi zolfo. Sembra tipografia, e lo è, ma è tipografia con un compito da svolgere: è una regola di ordinamento, e questo rende confrontabili a vista due formule. Scritte in ordine di Hill, due strutture si possono confrontare elemento per elemento senza conoscerne il nome. Scritte in qualsiasi altro ordine, il lettore deve prima ordinare. L’ordinamento rende anche facile individuare un elemento mancante, perché un vuoto nella sequenza prevista dei simboli salta all’occhio in un modo che un pedice sbagliato non fa.

I cinque elementi riportati qui sono i cinque che i venti residui standard possono contribuire, quindi una formula di peptide prodotta da questa pagina può contenere soltanto carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno e zolfo. Un conteggio pari a zero viene omesso e non stampato, e un conteggio pari a uno si scrive come un simbolo isolato senza pedice. La conseguenza utile è che una formula priva di zolfo è un’affermazione sulla sequenza e non un’omissione: significa che la catena non contiene né cisteina né metionina. La stessa logica vale per gli altri quattro conteggi, ciascuno dei quali è fissato dai residui effettivamente presenti e non può essere variato indipendentemente da essi.

Leggere una formula per ciò che omette è più facile una volta noti i contributi per residuo. Il calcolatore della composizione degli amminoacidi conta i residui per tipo, che è una domanda diversa dal contare atomi, e il calcolatore della lunghezza del peptide restituisce il conteggio dei residui di cui dipende l’aritmetica dell’acqua. Dove una formula e un conteggio di residui discordano sulla stessa sequenza, l’errore è nella sequenza e non in nessuno dei due calcoli. Entrambi i conteggi derivano dalla stessa stringa digitata che ha prodotto la formula, quindi una discrepanza è un invito a rileggerla e non un motivo per dubitare dell’aritmetica.

L’uso più forte di una formula molecolare è come ricostruzione indipendente della massa, perché l’aritmetica va nel verso opposto. Prendiamo cinque residui di alanina. Cinque alanine libere sono C15H35N5O10, e i quattro legami fra di loro tolgono quattro acque, dando C15H27N5O6. Moltiplicando questi conteggi per i pesi atomici medi standard, 180.165 per il carbonio, 27.214 per l’idrogeno, 70.034 per l’azoto e 95.996 per l’ossigeno, si somma 373.409. La via dei residui dà 373.40928, la stessa cifra fino al limite di ciò che entrambe le vie possono portare. Nulla di quella ricostruzione è stato preso dalla tabella dei residui, ed è l’unico motivo per cui valga la pena eseguirla.

Quando le due ricostruzioni discordano, il lato della formula tende a essere il più informativo, perché indica quale elemento non torna. Una formula più pesante di un ossigeno e di due idrogeni rispetto alla massa implicata punta a un diverso assetto dei legami o a una modifica non dichiarata, e non a un errore di digitazione in una tabella. Il calcolatore del peso molecolare medio esegue la via dei residui e il calcolatore della massa monoisotopica esegue la stessa via sull’altra convenzione isotopica, quindi un disaccordo fra una formula e una massa restringe l’errore alla sequenza o a un pezzo di chimica non modellato.

Cose che il materiale reale porta e che non compaiono mai in una formula ricavata da una sequenza sono diverse. Un legame disolfidico fra due cisteine toglie due atomi di idrogeno, che sono 2.016 Da sulla convenzione media e 2.01565 su quella monoisotopica, e nulla in questo calcolo li toglie. Anche il solvente legato, un controione trifluoroacetato e qualsiasi eccipiente in un flacone liofilizzato sono assenti. Niente di tutto questo è un errore nell’aritmetica: sono fatti che la sequenza non codifica. Una stringa che contiene per caso due cisteine non dice se sono legate, quindi la stessa sequenza dà due formule e due masse a seconda di qualcosa che la formula stessa non ha modo di esprimere.

Lo stato terminale è l’altra omissione, e sorprende più spesso del controione. Un’estremità N ciclicata e un’estremità C amidata cambiano entrambe i conteggi di atomi, non solo la massa, quindi una formula calcolata da una sequenza nuda smette di corrispondere appena una delle due estremità viene bloccata. Il calcolatore della massa di modifica porta gli spostamenti di massa per le modifiche comuni nella catena e il calcolatore di controllo della massa molare è il modo di sapere se la differenza che si sta inseguendo è chimica oppure un errore, e la somma dietro tutto l’esercizio è esposta in guida sul peso molecolare e sui calcoli dei peptidi .