比尔-朗伯定律 A = e x c x l 可由 280 nm 处的紫外吸光度直接求出多肽的摩尔浓度,其中 e 为摩尔消光系数,l 为光程长度。本文详细阐释该公式的代数反推,以及如何根据氨基酸序列推导消光系数。
核心物理关系式
比尔-朗伯定律建立了吸光度、摩尔浓度、光程长度与特定摩尔消光系数之间的直接比例关系:
A = e x c x l
其中 A 为吸光度(分光光度计读数,无量纲),e(epsilon)为摩尔消光系数(单位 M^-1 cm^-1),c 为摩尔浓度(单位 mol/L),l 为光程长度(标准比色皿通常为 1 cm)。
使用比尔-朗伯吸光度计算器可以在已知消光系数、浓度与光程时直接预测吸光度读数。
如何从吸光度反推浓度
在常规实验流程中,吸光度是测量值,而浓度是待求量:
c = A / (e x l)
比尔-朗伯浓度计算器输入消光系数与光程后即可直接计算出样品的摩尔浓度。
反推光程长度
l = A / (e x c)
比尔-朗伯光程计算器可用于非标准比色皿或微量分光系统的光程核验。
摩尔消光系数的计算来源
在 280 nm 处,多肽的吸光度几乎完全来源于色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)以及胱氨酸(Cys 二硫键)。文献公认的标准摩尔消光系数为:
Trp: 5500 M^-1 cm^-1
Tyr: 1490 M^-1 cm^-1
胱氨酸 (Cystine): 125 M^-1 cm^-1
该加和算法源自 Gill 与 von Hippel (1989) 以及 Pace 等人 (1995) 的经典文献。序列的总消光系数公式为:
e = (Trp 数量 x 5500) + (Tyr 数量 x 1490) + (二硫键对数 x 125)
消光系数计算器将二硫键数量设为独立输入项,以保证非共价线性序列的计算严谨性。
实验室操作整合
常规工作流为:根据序列推导消光系数,测定 280 nm 吸光度,解出摩尔浓度。随后可借助多肽单位换算指南在摩尔浓度与质量浓度之间自由换算。
关键检测限制
280 nm 吸光度仅适用于含有 Trp、Tyr 或胱氨酸的多肽。若序列中完全不含上述残基,即使溶液中存在高浓度多肽,读数也将接近于零,此时需改用 BCA 或 Bradford 等比色定法。
简而言之:比尔-朗伯定律 A = e x c x l 结合序列推导的摩尔消光系数,即可由 280 nm 吸光度直接求出多肽浓度。
权威参考文献与引用
- Gill, S. C., & von Hippel, P. H. (1989). Calculation of protein extinction coefficients from amino acid sequence data. Analytical Biochemistry, 182(2), 319-326. PubMed PMID: 2610349. 确立了 280 nm 处 Trp、Tyr 和二硫键的标准消光常数。
- Pace, C. N., Vajdos, F., et al. (1995). How to measure and predict the molar absorption coefficient of a protein. Protein Science, 4(11), 2411-2423. PubMed PMID: 8563639. 在变性条件下对 80 种蛋白质进行的消光系数预测实验验证。
- Edelhoch, H. (1967). Spectroscopic determination of tryptophan and tyrosine in proteins. Biochemistry, 6(7), 1948-1954. PubMed PMID: 6049437. 芳香族氨基酸分光光度法分析基准。
- IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). Beer-Lambert law. Pure and Applied Chemistry, 1996.