Calcolatore della massa monoisotopica

Uno spettrometro di massa non misura la massa come fa una bilancia. Accelera degli ioni, li curva in un campo e registra dove arrivano, il che fissa un rapporto massa/carica e nient’altro. Un peptide ionizzato non arriva come un picco singolo. Arriva come un grappolo di picchi distanti una coppia di dalton, perché le singole molecole differiscono per quale isotopo di carbonio, azoto, idrogeno o zolfo si trovano a portare. Il membro più abbondante di quel grappolo è quello costruito a partire dall’isotopo più abbondante di ogni elemento, ed è il picco che il software etichetta come monoisotopico e quello contro cui si confronta un valore calcolato.

Questo rende il confronto un confronto contro uno ione e non contro una molecola neutra, che è la seconda metà del motivo per cui il numero non sempre torna. Un peptide mono protonato compare circa 1.007 Da sopra la propria massa monoisotopica neutra, e un addotto di sodio circa 22.99 Da sopra di essa. Un peptide doppiamente protonato compare a circa metà della propria massa più uno, quindi una cifra citata come rapporto massa/carica è una grandezza diversa da quella restituita qui. Nessuno dei due addotti è abbastanza piccolo da poter essere ignorato, e entrambi sono molto più grandi del divario fra media e monoisotopica che causa più confusione.

L’inviluppo isotopico spiega anche perché un solo picco è raramente tutta la storia. Il salto fra picchi vicini è fissato dalla differenza di massa fra l’isotopo più abbondante e quello immediatamente successivo per ciascun elemento presente, quindi un peptide ricco di carbonio mostra una spaziatura diversa da uno ricco di zolfo. Nulla di tutto questo modifica il valore calcolato, che è un numero solo per un isotopologo solo, ma modifica quanto lontano può essere un picco misurato da esso nella pratica. Il trattamento più esteso delle due convenzioni è in guida alla massa monoisotopica rispetto al peso molecolare medio .

Poiché la convenzione monoisotopica usa un solo isotopo per elemento, la differenza rispetto alla massa media non è altro che il contributo pesato degli isotopi pesanti che la convenzione monoisotopica ignora. È quindi una proprietà della composizione della molecola e non una costante universale, e scala con il numero di atomi di carbonio e salta quando c’è zolfo. Questo conta perché significa che un divario fra le due convenzioni si può prevedere da una sequenza e non soltanto osservare, così una cifra citata nella convenzione sbagliata si riconosce spesso dalla sola dimensione.

Prendiamo quattro alanine e due metionine, sei residui in tutto. La somma dei residui più un’acqua media dà 564.7157, e gli stessi sei residui sulla convenzione monoisotopica danno 564.2400, un divario di 0.4757 Da. Ora contiamo gli atomi del peptide finito partendo dalla sua formula: 22 carboni, 40 idrogeni, 6 azoti, 7 ossigeni e 2 zolfi. Moltiplicando questi conteggi per gli scostamenti per elemento si ottiene circa 0.477 Da, che concorda con il divario misurato entro duemillesimi di dalton, e nessuna delle due cifre è stata usata per produrre l’altra. La somma dietro entrambe è esposta in guida sul peso molecolare e sui calcoli dei peptidi .

La conseguenza pratica è che il divario cresce con la lunghezza mentre la percentuale quasi non si muove. Una catena di dieci glicine ha una massa media di 588.5343 e una massa monoisotopica di 588.2252, quindi il divario assoluto è 0.3091 Da ma espresso come percentuale del numero maggiore è 0.053 per cento. Una catena tre volte più lunga porta circa tre volte il divario in dalton e all’incirca lo stesso divario come frazione, perché la massa del peptide cresce allo stesso ritmo del suo numero di carboni. Il divario assoluto è dunque ciò che va guardato confrontando due catene lunghe, e la percentuale ciò che va guardato quando una specifica cita una delle due convenzioni a bassa precisione.

La tentazione è usare la massa che si ha per le mani, e le due differiscono di ben meno dell’uno per cento, il che rende la scelta poco importante. Non lo è, perché i due numeri rispondono a domande diverse. Il peso molecolare medio è la massa della miscela di cui il campione è effettivamente fatto, quindi dividere una massa pesata per esso conta correttamente le molecole. La massa monoisotopica è la massa di un isotopologo particolare, e dividere una massa pesata per essa restituisce una quantità più bassa della frazione dello scostamento isotopico, ogni volta e senza alcun avviso.

Per la catena di glicine di cui sopra la mancanza è di circa cinque parti su diecimila. È poco, ed è esattamente per questo che sopravvive. Ogni conteggio di moli, ogni molarità e ogni coefficiente di estinzione ricavato da un divisore monoisotopico porta lo stesso errore relativo, e la dimensione dell’errore segue la lunghezza della catena e non la dimensione della massa, quindi non è qualcosa che un lettore noterebbe guardando le cifre. Se una specifica cita un peso molecolare medio, prendi la base dal calcolatore del peso molecolare medio e non da questa pagina, e vale l’inverso ogni volta che il confronto è contro un picco misurato.

L’uso produttivo di una massa monoisotopica è come base per della chimica e non come punto di arrivo. Ogni spostamento di modifica su questo sito è citato come un delta monoisotopico preso da UniMod con il relativo numero di accesso, e il calcolatore della massa di modifica aggiunge uno di questi a una massa base. Partire da una cifra monoisotopica è ciò che tiene l’aritmetica coerente, perché un delta monoisotopico aggiunto a una base media produce un numero che non appartiene a nessuna delle due convenzioni e non corrisponderà a nulla. Anche le due convenzioni viaggiano insieme lungo il conteggio dei residui, poiché aggiungere o togliere un residuo sposta la massa in entrambe le convenzioni della stessa quantità tabulata, quindi la lunghezza è l’unico risultato qui che non dipende da quale sia stata scelta.

La stessa disciplina vale alle due estremità della catena, dove il calcolatore di modifica terminale tratta acetilazione, amidazione e le due vie di ciclicizzazione come stati indipendenti. Un conteggio di atomi dà una seconda opinione sulla base, poiché una massa monoisotopica e una formula molecolare sono due calcoli diversi che devono concordare, ed è quello che produce il calcolatore della formula molecolare . E quando una cifra citata si rifiuta di corrispondere, il calcolatore di controllo della massa molare è ciò che separa un disaccordo di arrotondamento da una differenza reale di chimica. Quel confronto va fatto prima di applicare qualunque spostamento e non dopo, perché una massa base già sbagliata di un dalton lascia ogni cifra successiva sbagliata di almeno tanto.