平均分子量计算器
将序列中每个残基的平均质量相加,并为两个游离末端加上一个水分子,得到肽的平均分子量。教育参考,不构成医疗或剂量建议。
分子与质量
计算器输入项
这是一个数学与实验室参考工具。它不进行诊断、治疗或剂量推荐,也不构成医疗建议。
多肽的质量只凭序列就算得出来,不必称量任何东西。平均分子量计算器做的正是这件事:你输入单字母氨基酸代码,它把链中每一个残基的标准平均质量加起来,然后为两个游离末端加回一个水分子。
这是多数供应商印在瓶签上的数字,是质量分析报告上会看到的数字,也是你想知道一支瓶里有多少摩尔时需要的数字。它是分子本身的属性,所以不随稀释而改变。
「平均」这两个字是有分量的。元素周期表上的每一种元素都以固定自然比例的同位素混合物形式存在,而平均分子量用的是每种元素天然丰度加权的平均质量。这是一个中性基态分子所采用的约定。另一种约定是单同位素质量,那是质谱仪所报出的,本站另有一个计算器专门处理它。
残基表里为什么已经减掉了一个水
从单体出发,这条规则就变得显然。一条由 n 个残基组成的链起始于 n 个游离氨基酸,把它们连成一条线性链恰好形成 n 减 1 个肽键,因为 n 个成员的链有 n 减 1 个连接。每个键让一个羧基与一个氨基缩合,释放出一个水。所以 n 个单体失去了 n 减 1 个水,而成品多肽所含的氢和氧,恰好比它的残基质量之和多出整整一个水的量。
因此,为二十种标准氨基酸列出的残基质量并不是游离氨基酸的质量。每一个都已经减去了 18.01528,每个残基各减一次,所以把 n 个残基质量加起来,其实已经隐含地去掉了 n 个水。成品分子只失去了 n 减 1 个,所以恰好加回一个水,两边的计数就对上了。改用一张游离氨基酸质量表来得到同一个答案,你只减一次 n 减 1 个水就停下,那是一条真正独立的通往同一个数字的路径,值得能把它当作核对跑一遍。
这条规则所避免的误差有多大,值得算一算,因为它不是取整上的事。二十一残基的多肽有二十个肽键,所以按每个残基加一个水而不是按整条链加一个水,会把答案抬高二十个水,在一个约 2300 Da 的分子上就是 360.3 Da。这接近百分之十六,大到足以看起来像另一种化合物而不是一次笔误,又小到足以躲过一次对数量级的粗略检查。一个便宜的界值在两种情况下都能抓住它:把残基之和除以长度,得到的均值必须落在最轻残基的 57.05 与最重残基的 186.21 之间。
「平均」这两个字平均的到底是什么
多肽里的每一种元素都是同位素的混合物,而不是单一原子。碳绝大多数是碳 12,但任何样品中都有小部分是碳 13;氮 14 总带着一点氮 15,存在的每一种元素都是如此。平均约定把每种元素替换成它在各同位素上的单一丰度加权均值,而这些丰度由维护原子量的机构列表公布并定期修订。所得结果是这个混合物的质量,这就是为什么它该出现在一次除法里,而不是出现在一张谱图上。
正是这个区别使平均值成为正确的除数。称取 5 mg 多肽,你称的是一份按自然比例分布在许多同位素异构体上的样品,所以用这个质量除以平均分子量,数出来的分子数是对的。改用单同位素质量来除,得到的计数会恰好低出同位素偏移所代表的那个比例。这两种约定在 单同位素质量与平均分子量对照指南 里被摆在一起对照,而 单同位素质量计算器 算的是另一个。这也解释了为什么平均值在本站每一个下游计算中原封不动地传下去,以及为什么一个报到一位小数的已发表数值可以直接与推导质量核对,而不必先按同位素加以调整。
这个偏移并不是每个残基固定的一个数值,而如果你的目的是事先预测一次比较,这一点就很要紧。把每一种平均原子量与它的单同位素质量并排放好,每个原子的差值大致是碳 0.011 Da、氮 0.004、氧 0.004、氢 0.0002、硫 0.09。碳占主导仅仅是因为它的数量太多,所以一条含 120 个碳原子的链本身就带着约 1.3 Da 的偏移,而一个蛋氨酸残基所带的偏移差不多等于四个丙氨酸残基。
推导出来的数字在什么地方不再描述真实物料
这个结果描述的是一条链未修饰、两端游离的游离肽,对这个描述而言它是精确的。真实物料经常不是这样。三氟乙酸肽带一个反离子,乙酸肽带的是另一个,一水合物带着结合水,而每一种都会把瓶中内容物的质量从序列算出的游离碱数值上推开。供应商为一个盐型报出分子量时,报的是盐的质量而不是多肽的质量,而这两个数字各自内部都是自洽的。
同位素富集是两种约定都无法处理的情形。用碳 13 或氮 15 标记的原料合成的多肽,其质量所对应的同位素组成必须明确写出,因为两张表都假定天然丰度。对标记物料来说,质量来自标记方案,而不是来自这里的任何一个计算器,序列也提供不了它。结合的溶剂和反离子也是一样,因为它们是关于样品的事实,而不是关于分子的事实。只要其中任何一项适用,诚实的做法就是先说明这个数字描述的是哪一种形式,再单独套用相应的偏移,而不是指望一个推导出来的数字覆盖同一条多肽的所有呈现形式。
结果上的四位小数是算术上的可复现性,不是测量的精度。一个报到一位小数的规格只能分辨 0.05 Da,天平还要粗得多。在比较两个数字之前,把推导质量取整到来源所能支持的程度, 摩尔质量交叉核对计算器 正是为此存在的;而当一个很大的差距需要一个化学解释而不是一个取整解释时, 修饰质量计算器 是试验候选偏移的地方。把推导质量与一个取整过的已发表数值相比较,只有在两者都被化到相同的有效数字位数之后才有意义,而这种化简是对来源的判断,不是对计算的判断。
把这个数字带到真正需要它的地方
对一支瓶所做的几乎每一件事,都从套用这个数字开始。从一个以毫克表示的质量出发,除以以克每摩尔表示的它,就是走向摩尔数、摩尔浓度或摩尔消光系数的第一步, 质量转摩尔计算器 完成这次除法,而 摩尔浓度计算器 在它之上再加上体积那一步。按这个顺序做,先序列、后摩尔,意味着查到的那个数字被一致地使用,而不是在每一阶段都凭记忆重抄一遍。摩尔浓度那一步接着需要一个体积,而体积是最常被填错的输入,所以值得把这两个习惯分开建立:先把摩尔质量推导一次,然后在后面每一个需要它的计算里都把它当作常数。
它也是拿来检验一份规格的数字,而一处不一致的大小比它的正负号本身更有信息量。短链上几分之一道尔顿的差距是同位素约定造成的。几十道尔顿的差距是修饰表能够解释的化学。几百量级的差距则意味着两条记录描述的是不同的分子,或者其中一条干脆是错的。 分子式计算器 通过数原子而不是累加表中的残基来得到质量,因此它是对残基之和的一次核对,而不是把残基之和换个说法再说一遍,而同一套算术更长的论述在 由序列求分子量 里。
本计算器的工作原理
方法只是一次求和,唯一微妙之处是水。标准氨基酸表通常给出两种不同的质量。游离氨基酸质量包含该分子作为单体时所带的水。残基质量是同一个数字减去一个水,因为形成肽键时离去的水已经不再是分子的一部分。
一条 n 个残基的链由 n 减 1 个肽键连接,而每个键去掉一个水。所以去掉的水总数是 n 减 1。如果你从残基质量出发,水已经按每个残基减过一次,而对成品多肽来说你多减了一次。恰好加回一个水,成品分子就复原了。
整个计算就是这些。把平均残基质量加起来,18.01528 Da 加一次,你得到的就是游离肽的平均分子量,也就是冻干瓶中物料所属的那种形式。
公式
-
average MW = sum of average residue masses + 18.01528
- average MW
- 游离肽的平均分子量,单位道尔顿
- residue mass
- 表中给出的游离氨基酸质量减去 18.01528
- 18.01528
- 一个水分子的质量,按平均原子量计
恰好一个水,针对整条链,无论链有多长。
完整算例
四残基肽 AGDE 的平均分子量
仅为算例。所选数字是为了便于核对运算过程,并不代表剂量、方案或任何建议。
已知
- 序列,四个残基
- AGDE
- Ala (A) 平均残基质量
- 71.0788 Da
- Gly (G) 平均残基质量
- 57.0519 Da
- Asp (D) 平均残基质量
- 115.0886 Da
- Glu (E) 平均残基质量
- 129.1155 Da
- 把残基质量加起来
- 代入
- 71.0788 + 57.0519 + 115.0886 + 129.1155
- 结果
- 372.3348 Da
- 为游离末端加一个水
- 代入
- 372.3348 + 18.01528
- 结果
- 390.35008 Da
这说明了什么
结果约为 390.35 Da,也就是 390.35 g/mol,因为一个道尔顿与一克每摩尔在数值上是同一个数。正是这种等价关系,使同一个数字在瓶签上可以充当质量,在摩尔计算里又可以充当摩尔质量。
理解各项输入
- 氨基酸序列
- 多肽链,用标准的二十个单字母氨基酸代码写成,不留空格、不带短横、不编号。只用大写字母。
- 注意: Ala 或 GLY 这样的三字母代码会被拒绝,某些供应商使用的小写形式也会被拒绝。空格和换行同样会被拒绝,而它们很容易从邮件里误粘进来。
理解各项输出
- 平均分子量
- 以道尔顿表示的平均分子量。在数值上与克每摩尔相同,所以同一个数字不需要任何进一步调整就能换算成摩尔。
- 序列长度(残基)
- 链中的残基数。它不是质量,也不是给药量。之所以把它印在这里,是因为一个没有长度相伴的质量很难做合理性检查。
单位说明
- Da (dalton)
- 质量单位,等于一个碳 12 原子质量的十二分之一。定义为使一摩尔对应 390.35 g/mol。
- g/mol
- 摩尔质量。在数值上等于道尔顿的数值,所以单位写全之后两者可以互换。
- Residue
- 残基。形成肽键时失去一个水分子之后的氨基酸。它与游离氨基酸不是同一回事。
常见错误
- 按每个残基加一个水,而不是按整条链加一个。这会把十残基的多肽多抬高九个水,也就是 162 Da 的纯误差。
- 输入一张给出单体质量的表里的游离氨基酸质量,然后又在上面加水。那张表已经把水算进去了。
- 把平均分子量当成质谱仪会显示的那个数字。每个残基的差别很小,但它正是本站这两个计算器之间的差别。
- 指望一条含有非标准残基的序列也能给出结果,比如 D 型氨基酸或 PEG。那些需要单独套用一个修饰质量,而修饰质量计算器正是为此存在的。
重要局限
- 这个结果假定链未修饰且 N 端与 C 端游离。乙酰化、酰胺化、焦谷氨酸形成和糖基化都会移动真实质量,而这些一个都没有算进去。
- 同位素富集、盐型和反离子都没有建模。一支三氟乙酸肽盐的冻干瓶,其称量结果并不正好等于游离碱的质量。
- 这是一个质量。它对活性、效价、纯度或安全性什么都不说明,也不是一个给药量数字。
常见问题
What does the average molecular weight calculator compute?
It sums the average residue mass of every amino acid in the sequence you enter, plus one water molecule (18.01528 Da) for the two free termini, giving the peptide's average molecular weight in daltons.
How do I use the average molecular weight calculator?
Enter the peptide sequence using standard one letter amino acid codes, for example ACDEFGHIK. The calculator parses the sequence and returns the average mass and the residue count.
What method does the average molecular weight calculator use?
It follows the standard peptide mass convention from ExPASy PeptideMass and mass spectrometry tools generally: residue masses already have water removed for the peptide bond, so exactly one water is added back for the whole chain.
What units does the average molecular weight calculator return?
The average mass is in daltons (Da), equivalent to g/mol. The length result is a plain residue count.
What happens if I enter an invalid sequence into the average molecular weight calculator?
Characters outside the 20 standard one letter amino acid codes are rejected, and the calculator reports that the sequence contains invalid characters rather than silently ignoring them.
Is average mass the same as monoisotopic mass?
No. Average mass uses each element's natural isotopic abundance weighted average atomic mass; monoisotopic mass, a separate calculator on this site, uses only the most abundant isotope of each element. They differ by a few tenths of a dalton per residue and diverge more as the peptide gets longer.
Is the average molecular weight calculator free to use?
Yes. It runs entirely in your browser and sends no data to a server.
Why does a single amino acid still return a mass on the average molecular weight calculator?
A single residue plus one water is a valid, if minimal, peptide (a free amino acid), so the calculator accepts sequences as short as one residue.