分子式计算器
将每个残基的游离氨基酸分子式相加,并为肽键减去 (n-1) 个水分子,得到肽的分子式。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。
分子式计算器给出一条多肽的元素组成,也就是像 C52H83N15O18S 这样按 Hill 顺序写出的字符串,由序列推导出来,而不是由你输入。
它回答的是化学家第一个会问的问题:这里面各有多少个原子。元素组成是元素分析、燃烧分析核对、同位素标记方案,以及任何需要原子计数而不是一个总质量的计算的输入。
它与分子量计算器用的是同一张残基表,但走的是另一条路。质量是一次加权求和,分子式是一次逐个清点。
清点和加权求和是两套不同的算术
分子式与分子量回答两个不同的问题,而本站用同一张残基表把两者都算出来。分子式问的是有多少个原子,这是整数清点,没有任何需要近似的成分。分子量问的是这堆东西有多重,这是对表中数值的一次加权求和。两者都不由对方导出,所以当它们一致时是在互相印证,而当它们不一致时,是找出了一处故障,而不是同一场计算换了一种记法再说一遍。两条路都不经过对方,而这正是这一对工具值得存在的唯一理由。
这也是为什么分子式对某些问题是对的答案,对另一些则毫无用处。组成分析用燃烧法测定碳、氢、氮和硫,把测得的百分比与由分子式算出的理论百分比相比,所以分子式是这次比较的输入,而不是一个副产物。同位素标记方案需要知道有多少个氮原子可供标记。质量既提供不了这两样,也同样无法由它们得到,因为在天平所能分辨的精度上,许多不同的分子式共享同一个质量。
在实践中这个区别很容易丢掉,因为两个答案通常是一起被要的,而在赶时间时任何一个都可以顶替另一个。 质量转摩尔计算器 需要一个摩尔质量,而摩尔质量来自残基表而不是来自分子式,所以读者就算已经数清了原子,还差一步。两条路都跑一遍再作比较不是白费的力气,因为正是这次比较能抓住长序列里一个打错的残基。两个答案还以有用的方向互相约束:一个所蕴含的质量与推导值相差很远的分子式,不会因为改动一位数字就被救回来,而长链上的一处小差异通常可以。
Hill 顺序不只是排版规则
Hill 顺序把碳放在第一位,氢放在第二位,其余每一种元素按元素符号的字母顺序排,对多肽来说就是氮、氧、然后硫。它看上去像排版,确实是排版,但这是一份带任务的排版:它是一条排序规则,让两个分子式可以一眼比较。按 Hill 顺序写出时,两个结构可以逐元素对照,而不需要知道其中任何一个的名字。按其他任何顺序写,读者就得先排序。这条顺序还让缺失的元素容易被发现,因为符号序列中该出现而没有出现的那一段空缺是显眼的,而下标数错却不会。
这里印出的五种元素,就是二十种标准残基所能贡献的全部,所以本页产生的一条多肽分子式只可能含有碳、氢、氮、氧和硫。计数为零的省略不印,计数为一的只写一个裸符号而不写下标。由此得到一个有用的推论:一个不含硫的分子式是对序列的陈述,而不是遗漏,它意味着这条链既不含半胱氨酸也不含蛋氨酸。同样的逻辑适用于另外四个计数,每一个都由实际存在的残基固定,不能脱离它们单独变动。
知道了每个残基的贡献之后,读出一个分子式里缺了什么就容易多了。 氨基酸组成计算器 按类型清点残基,这和清点原子是两个不同的问题,而 肽长度计算器 给出水的算术所依赖的残基数。当分子式与残基数对同一条序列说法不一致时,故障在序列里,而不在任何一场计算里。这两个计数都来自产生分子式的同一个输入串,所以一处不一致是让你把那个串重读一遍的提示,而不是怀疑算术的理由。
由分子式重建质量,作为一次核对
分子式最有力的用法,是把它当作对质量的一次独立重建,因为这里的算术方向正好相反。取五个丙氨酸残基。五个游离丙氨酸是 C15H35N5O10,它们之间的四个键去掉四个水,得到 C15H27N5O6。把这些计数乘以标准平均原子量,碳 180.165、氢 27.214、氮 70.034、氧 95.996,总和是 373.409。残基那条路给出 373.40928,在两条路各自能承载的限度上是同一个数字。那次重建里没有任何一项取自残基表,而这正是要跑它的全部理由。
当两次重建不一致时,分子式这一侧往往信息量更大,因为它点得出是哪种元素没算上。一个比质量所蕴含的多一个氧和两个氢的分子式,指向的是另一种键连接方式或者一处未申报的修饰,而不是表格里的一次笔误。 平均分子量计算器 走残基那条路, 单同位素质量计算器 在另一种同位素约定下走同一条路,所以分子式与质量之间的不一致会把故障收窄到序列,或者收窄到一段没有被建模的化学。
分子式里永远不会有的东西
真实物料所带的若干东西,永远不会出现在由序列导出的分子式里。两个半胱氨酸之间的二硫键去掉两个氢原子,在平均约定下是 2.016 Da,在单同位素约定下是 2.01565,而这套计算里没有任何环节会去掉它们。结合的溶剂、三氟乙酸反离子,以及冻干瓶里的任何辅料,同样都不在其中。这些都不是算术错误,它们是序列没有编码的事实。一个恰好含有两个半胱氨酸的串,并不说明它们是否相连,所以同一条序列会给出两个分子式和两个质量,取决于某件分子式本身无法表达的事情。
末端状态是另一处缺失,而且它引起的意外比反离子更频繁。环化的 N 端和酰胺化的 C 端改变的不只是质量,还有原子计数,所以由一条裸序列算出的分子式,只要有任何一端被封顶就对不上了。 修饰质量计算器 带着常见链内修饰的质量偏移,而 摩尔质量交叉核对计算器 让你判断正在追查的那个差异是化学还是错误,整个练习背后的求和写在 分子量与多肽计算指南 里。
本计算器的工作原理
二十种标准氨基酸每一种都有一个已知的游离分子式。一条 n 个残基的多肽起始于 n 个游离氨基酸,也就是 n 个分子式相加,然后为形成 n 减 1 个肽键而失去 n 减 1 个水分子。
所以计算是:把每个残基的分子式加起来,然后减去 n 减 1 乘以水的分子式,也就是 H2O。在末尾加水与按每个残基减水,是同一个运算的两种写法。
结果随后按 Hill 顺序写出,即碳在前、氢其次,其余每一种元素按元素符号的字母顺序。
公式
-
formula = sum of residue formulas - (n - 1) x H2O
- n
- 链中残基的数量
- H2O
- 一个水,在 n-1 个肽键的每一个上被去掉
对一个游离氨基酸,n 是 1,所以不去掉任何水,游离分子式原样回来。
完整算例
甘氨酰甘氨酸 (GG) 的元素组成
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
- GG (2 residues)
- 甘氨酸游离分子式
- C2H5NO2
- 水
- H2O
- 把两个游离氨基酸加起来
- 代入
- C2H5NO2 + C2H5NO2
- 结果
- C4H10N2O4
- 为唯一的那一个肽键减去一个水
- 代入
- C4H10N2O4 - H2O
- 结果
- C4H8N2O3
这说明了什么
甘氨酰甘氨酸是 C4H8N2O3。把这些原子计数代入标准原子量,得到 132.12 g/mol,这正是平均分子量计算器对同一条序列返回的数字。
理解各项输入
- 氨基酸序列
- 标准二十种残基的单字母代码,不带分隔符。
理解各项输出
- 分子式
- 按 Hill 顺序写出的元素组成。没有下标的元素符号表示计数为一,所以一个末端氮会以一个裸的 N 出现。
单位说明
- Hill order
- Hill 顺序。碳在前,然后是氢,然后其余元素按符号字母顺序排列。含碳时分子式的标准写法。
- Free amino acid formula
- 游离氨基酸分子式。单体的分子式,也就是在任何水因形成肽键而离去之前的那个分子式。
常见错误
- 忘记把水减掉。一条十残基的多肽有九个肽键,所以把水留在里面会让氢计数多出十八个,氧计数多出九个。
- 从一条包含末端修饰的序列去数残基。环化或者酰胺化的末端改变的不只是质量,还有分子式。
重要局限
- 只支持二十种标准残基。D 型氨基酸与对应的 L 型有相同的分子式,但硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸不在标准表中,会被拒绝。
- 结合的溶剂、反离子和盐都没有体现。三氟乙酸肽盐的分子式与游离碱不同。
常见问题
What does the molecular formula calculator compute?
It derives the elemental composition (C, H, N, O, S counts) of a peptide from its sequence and displays it as a condensed formula string, for example C11H21N3O4.
How is the peptide molecular formula derived?
The calculator sums the elemental formula of each amino acid in its free (unbound) form using Lehninger reference values, then subtracts the H2 and O lost from each of the n-1 peptide bonds formed when the residues are joined into a chain.
How do I use the molecular formula calculator?
Enter a sequence in one letter amino acid codes. The calculator returns the formula string alongside the residue count.
What elements does the molecular formula calculator cover?
Carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen and sulfur, the five elements present in the 20 standard amino acids. It does not add elements from non-standard residues, metals, or attached modifications.
Why does a single residue formula subtract nothing on this calculator?
With one residue there are zero peptide bonds (n-1 = 0), so the formula is exactly the free amino acid’s own formula with nothing subtracted.
What if my sequence contains lowercase letters or numbers on the molecular formula calculator?
The parser accepts only the 20 standard uppercase one letter codes; anything else is reported as an invalid character rather than guessed at.
Can I use the molecular formula calculator for a modified peptide?
No, it reflects the unmodified backbone only. A modification such as acetylation or amidation changes the elemental formula, which this calculator does not track; use it as the base formula before manually accounting for known modifications.
Is the molecular formula calculator free to use?
Yes, entirely client side with no data leaving your browser.