Кіріспе
Берілген молекуланың массасы дальтондарда. Молекулалық масса (m) – берілген молекуланың массасы. Дальтон (Da) бірлігі жиі қолданылады. Бір қосылыстың әр түрлі молекулалары әр түрлі молекулалық массаға ие болуы мүмкін, себебі олар элементтің әр түрлі изотоптарын қамтиды. Салыстырмалы молекулалық масса – молекула массасының атомдық масса тұрақтысына (бір дальтонға тең) қатынасы, бұл көрсеткіш бірліксіз. Молекулалық масса мен салыстырмалы молекулалық масса молярлық массадан өзгеше, бірақ олармен байланысты. Молярлық масса – белгілі бір заттың массасы, оның мөлшеріне бөлінгенде, грамм/моль (г/моль) арқылы көрсетіледі. Осылайша, молярлық масса – көптеген бөлшектер мен молекулалардың орташа көрсеткіші, ал молекулалық масса – нақты бір бөлшектің немесе молекуланың массасы. Молярлық масса көбінесе заттың макроскопиялық (салмақталатын) мөлшерлерін қарастырғанда қолданылады. Молекулалық салмақ анықтамасы бойынша салыстырмалы молекулалық массамен толық сәйкес келеді; алайда, практикада бұл терминологияны қолдану әртүрлі. Молекулалық салмақ Да бірлігімен берілгенде, ол молярлық массаға ұқсас салмақталған орташа көрсеткіш ретінде беріледі, бірақ бірліктері басқа. Молекулалық биологияда макромолекулалардың массасын олардың молекулалық салмағы деп атайды және оны кДа (kDa) арқылы көрсетеді, бірақ сандық мәні көбінесе шамамен және орташа көрсеткіш болып табылады. "Молекулалық масса", "молекулалық салмақ" және "молярлық масса" терминдері бірлік пен санның дұрыстығы қажет емес жағдайларда жиі алмастырылып қолданылады. Молекулалық масса көбінесе бір немесе нақты молекуланың массасын білдіргенде қолданылады, ал молекулалық салмақ – үлгідегі салмақталған орташа көрсеткішті білдіргенде сирек қолданылады. 2019 жылы СИ (SI) жүйесіндегі негізгі бірліктерді қайта анықтауға дейін, дальтонмен (Da) көрсетілген шамалар сандық жағынан г/моль (g/mol) бірліктерімен көрсетілген молярлық массаға тең болды және осылайша сандық жағынан бір-бірімен алмастырылатын еді. Бірақ 2019 жылғы 20 мамырдағы бірліктерді қайта анықтаудан кейін бұл қатынас тек шамамен тең болып қалды, бірақ айырмашылық практикалық тұрғыдан елеусіз. Кішкентай және орташа өлшемді молекулалардың молекулалық массасы, массалық спектрометрия арқылы өлшенгенде, молекуладағы элементтердің құрамын анықтау үшін қолданылуы мүмкін. Ақуыздар сияқты макромолекулалардың молекулалық массасын да массалық спектрометрия арқылы анықтауға болады; алайда, кристаллографиялық немесе массалық спектрометриялық деректер болмаған жағдайда, молекулалық массаны анықтау үшін тұтқырлық және жарық шашырауына негізделген әдістер де қолданылады.
The molecular mass (m) is the mass of a given molecule. The unit dalton (Da) is often used. Different molecules of the same compound may have different molecular masses because they contain different isotopes of an element. The derived quantity relative molecular mass is the unitless ratio of the mass of a molecule to the atomic mass constant (which is equal to one dalton). The molecular mass and relative molecular mass are distinct from but related to the molar mass. The molar mass is defined as the mass of a given substance divided by the amount of a substance, is expressed in grams per mol (g/mol). That makes the molar mass an average of many particles or molecules, and the molecular mass the mass of one specific particle or molecule. The molar mass is usually the more appropriate quantity when dealing with macroscopic (weigh able) quantities of a substance. The definition of molecular weight is most authoritatively synonymous with relative molecular mass; however, in common practice, use of this terminology is highly variable. When the molecular weight is given with the unit Da, it is frequently as a weighted average similar to the molar mass but with different units. In molecular biology, the mass of macromolecules is referred to as their molecular weight and is expressed in kDa, although the numerical value is often approximate and representative of an average. The terms "molecular mass", "molecular weight", and "molar mass" may be used interchangeably in less formal contexts where unit and quantity correctness is not needed. The molecular mass is more commonly used when referring to the mass of a single or specific well defined molecule and less commonly than molecular weight when referring to a weighted average of a sample. Prior to the 2019 redefinition of SI base units quantities expressed in daltons (Da) were by definition numerically equivalent to molar mass expressed in the units g/mol and were thus strictly numerically interchangeable. After the 20 May 2019 redefinition of units, this relationship is only nearly equivalent, although the difference is negligible for all practical purposes. The molecular mass of small to medium size molecules, measured by mass spectrometry, can be used to determine the composition of elements in the molecule. The molecular masses of macromolecules, such as proteins, can also be determined by mass spectrometry; however, methods based on viscosity and light scattering are also used to determine molecular mass when crystallographic or mass spectrometric data are not available.
Есептеу
Молекулалық массалар молекуладағы әрбір нуклидтің атомдық массасынан есептеледі, ал салыстырмалы молекулалық массалар әрбір элементтің стандартты атомдық салмағынан есептеледі. Стандартты атомдық салмақ элементтің берілген үлгідегі изотоптық таралуын ескереді (әдетте «қалыпты» деп есептеледі). Мысалы, судың салыстырмалы молекулалық массасы 18.0153(3), бірақ жеке су молекулаларының молекулалық массасы 18.010 564 6863(15) Да (1H16O) мен 22.027 7364(9) Да (2H18O) аралығында өзгереді. Атомдық және молекулалық массалар әдетте дальтонмен көрсетіледі, ол 12C (көміртек 12) изотопының массасы ретінде анықталған. Қалыптастырылған салыстырмалы атомдық және молекулалық массалар өлшемсіз шамалар болып табылады. Дегенмен, бірыңғай атомдық масса бірлігі (u) атауы әлі де жиі қолданылады. Мысалы, молекулалық формуласы CH4 болатын метанның салыстырмалы молекулалық массасы мен молекулалық массасы келесідей есептеледі:
Relative molecular mass of CH4 Standard atomic weight Number Total molecular weight (dimensionless) C 1 H 4 CH4 Molecular mass of 12C1H4 Nuclide mass Number Total molecular mass (Da or u) 12C 12.00 1 12.00 1H 1.007825 4 4.0313 CH4 16.0313
The uncertainty in molecular mass reflects variance (error) in measurement not the natural variance in isotopic abundances across the globe. In high resolution mass spectrometry the mass isotopomers 12C1H4 and 13C1H4 are observed as distinct molecules, with molecular masses of approximately 16.031 Da and 17.035 Da, respectively. The intensity of the mass spectrometry peaks is proportional to the isotopic abundances in the molecular species. 12C 2H 1H3 can also be observed with molecular mass of 17 Da.
CH4 салыстырмалы молекулалық массасы
Relative molecular mass of CH4 Standard atomic weight Number Total molecular weight (dimensionless) C 1 H 4 CH4 Molecular mass of 12C1H4 Nuclide mass Number Total molecular mass (Da or u) 12C 12.00 1 12.00 1H 1.007825 4 4.0313 CH4 16.0313
The uncertainty in molecular mass reflects variance (error) in measurement not the natural variance in isotopic abundances across the globe. In high resolution mass spectrometry the mass isotopomers 12C1H4 and 13C1H4 are observed as distinct molecules, with molecular masses of approximately 16.031 Da and 17.035 Da, respectively. The intensity of the mass spectrometry peaks is proportional to the isotopic abundances in the molecular species. 12C 2H 1H3 can also be observed with molecular mass of 17 Da.
| Стандартты атомдық салмағы | Сан | Жалпы молекулалық салмағы (өлшемсіз) |
|---|---|---|
| C | 1 | |
| H | 4 | |
| CH4 | | |
Relative molecular mass of CH4 Standard atomic weight Number Total molecular weight (dimensionless) C 1 H 4 CH4 Molecular mass of 12C1H4 Nuclide mass Number Total molecular mass (Da or u) 12C 12.00 1 12.00 1H 1.007825 4 4.0313 CH4 16.0313
The uncertainty in molecular mass reflects variance (error) in measurement not the natural variance in isotopic abundances across the globe. In high resolution mass spectrometry the mass isotopomers 12C1H4 and 13C1H4 are observed as distinct molecules, with molecular masses of approximately 16.031 Da and 17.035 Da, respectively. The intensity of the mass spectrometry peaks is proportional to the isotopic abundances in the molecular species. 12C 2H 1H3 can also be observed with molecular mass of 17 Da.
Молекулалық массасы 12C1H4
Relative molecular mass of CH4 Standard atomic weight Number Total molecular weight (dimensionless) C 1 H 4 CH4 Molecular mass of 12C1H4 Nuclide mass Number Total molecular mass (Da or u) 12C 12.00 1 12.00 1H 1.007825 4 4.0313 CH4 16.0313
The uncertainty in molecular mass reflects variance (error) in measurement not the natural variance in isotopic abundances across the globe. In high resolution mass spectrometry the mass isotopomers 12C1H4 and 13C1H4 are observed as distinct molecules, with molecular masses of approximately 16.031 Da and 17.035 Da, respectively. The intensity of the mass spectrometry peaks is proportional to the isotopic abundances in the molecular species. 12C 2H 1H3 can also be observed with molecular mass of 17 Da.
| Нуклид массасы | Сан | Жалпы молекулалық массасы (Да немесе u) |
|---|---|---|
| 12C | 12.00 | 1 | 12.00 |
| 1H | 1.007825 | 4 | 4.0313 |
| CH4 | | 16.0313 |
Relative molecular mass of CH4 Standard atomic weight Number Total molecular weight (dimensionless) C 1 H 4 CH4 Molecular mass of 12C1H4 Nuclide mass Number Total molecular mass (Da or u) 12C 12.00 1 12.00 1H 1.007825 4 4.0313 CH4 16.0313
The uncertainty in molecular mass reflects variance (error) in measurement not the natural variance in isotopic abundances across the globe. In high resolution mass spectrometry the mass isotopomers 12C1H4 and 13C1H4 are observed as distinct molecules, with molecular masses of approximately 16.031 Da and 17.035 Da, respectively. The intensity of the mass spectrometry peaks is proportional to the isotopic abundances in the molecular species. 12C 2H 1H3 can also be observed with molecular mass of 17 Da.
Молекулалық массадағы белгісіздік бүкіл әлемдегі изотоптық құралымның табиғи өзгеруін емес, өлшеудегі қателікті көрсетеді. Жоғары ажыратымдылықтағы массалық спектрометрияда 12C1H4 және 13C1H4 массалық изотоптары шамамен 16.031 Да және 17.035 Да молекулалық массалары бар ерекше молекулалар ретінде байқалады. Массалық спектрометриялық шыңдардың қарқындылығы молекулалық түрдегі изотоптық құралымға пропорционалды. Сондай-ақ, 12C 2H 1H3 молекулалық массасы 17 Да болатын изотоптық түрі де байқалуы мүмкін.
Relative molecular mass of CH4 Standard atomic weight Number Total molecular weight (dimensionless) C 1 H 4 CH4 Molecular mass of 12C1H4 Nuclide mass Number Total molecular mass (Da or u) 12C 12.00 1 12.00 1H 1.007825 4 4.0313 CH4 16.0313
The uncertainty in molecular mass reflects variance (error) in measurement not the natural variance in isotopic abundances across the globe. In high resolution mass spectrometry the mass isotopomers 12C1H4 and 13C1H4 are observed as distinct molecules, with molecular masses of approximately 16.031 Da and 17.035 Da, respectively. The intensity of the mass spectrometry peaks is proportional to the isotopic abundances in the molecular species. 12C 2H 1H3 can also be observed with molecular mass of 17 Da.
Массалық спектрометрия
Массалық спектрометрияда кіші молекуланың молекулалық массасы көбінесе моноизотоптық масса ретінде беріледі, яғни әрбір элементтің ең көп таралған изотопын ғана қамтитын молекуланың массасы. Бұл молекулалық массадан да сәл өзгеше, себебі изотоптардың таңдауы нақты анықталған, сондықтан көптеген мүмкіндіктердің ішінде тек бір ғана нақты молекулалық масса болып табылады. Моноизотоптық молекулалық массаны есептеу үшін қолданылатын массалар изотоптық массалар тізімінде табылады және олар әдеттегі периодтық кестеде кездеспейді. Көп атомды молекулалар үшін орташа молекулалық масса жиі қолданылады, өйткені көптеген атомдары бар молекулалардың құрамында әр элементтің ең көп таралған изотопы ғана болуы екіталай. Теориялық орташа молекулалық массаны есептеу үшін әдеттегі периодтық кестедегі стандартты атомдық салмақтарды пайдалануға болады, себебі молекуланың құрамындағы изотоптарды көрсететін атомдардың статистикалық таралуы болуы мүмкін. Дегенмен, сынаманың орташа молекулалық массасы көбінесе осы есептелген мәннен айтарлықтай өзгеше болады, өйткені бір ғана сынаманың орташа көрсеткіші, географиялық түрде кеңінен таралған көптеген сынамалардың орташа көрсеткішімен бірдей емес.
Массалық фотометрия
Массалық фотометрия (МФ) – ақуыздардың, липидтердің, қанттардың және нуклеин қышқылдарының молекулалық массасын жеке молекула деңгейінде, жылдам, ерітіндіде және маркерсіз анықтау әдісі. Бұл техника интерферометриялық шашыраңқы жарық микроскопиясына негізделген. Ақуыз ерітіндісі мен шыны слайд арасындағы байланыс нәтижесінде шашыраған жарықтан туындайтын контраст анықталады және ол молекуланың массасына тура пропорционал. Бұл әдіс үлгінің біртектілігін өлшеуге, ақуыздың олигомеризация күйін анықтауға, күрделі макромолекулалық құралымдарды (рибосомалар, GroEL, AAV) сипаттауға, сондай-ақ ақуыз-ақуыз өзара әрекеттесулері сияқты ақуыздық өзара әрекеттесулерді зерттеуге де қабілетті. Массалық фотометрия молекулалық массаны 40 кДа – 5 МДа аралығындағы кең ауқымда жоғары дәлдікпен өлшеуге мүмкіндік береді.
Гидродинамикалық әдістер
Бірінші жуықтау бойынша, Марк-Хоуинк қатынастарына сәйкес молекулалық массаны анықтаудың негізі – макромолекулалардың ерітінділерінің (немесе суспензияларының) ішкі тұтқырлығы белгілі бір еріткіштегі дисперстік бөлшектердің көлемдік үлесіне тәуелділігі болып табылады. Атап айтқанда, молекулалық массаға қатысты гидродинамикалық мөлшері белгілі бір молекуланың пішінін сипаттайтын түрлендіру коэффициентіне байланысты. Бұл гидродинамикалық әсерлерге сезімтал әдістер арқылы анықталатын көрінетін молекулалық массаны анықтауға мүмкіндік береді, оларға DLS, SEC (элюент органикалық еріткіш болған жағдайда GPC деп те аталады), вискозиметрия және диффузиялық реттелген ядролық магниттік резонанс спектроскопиясы (DOSY) жатады. Көрінетін гидродинамикалық мөлшерін макромолекулаға тән стандарттар тізбегін қолдана отырып, молекулалық массаны жуықтау үшін пайдалануға болады. Бұл калибрлеуді талап ететіндіктен, бұл әдіс жиі "салыстырмалы" молекулалық массаны анықтау ретінде сипатталады.
Статикалық жарық шашырау
Сондай-ақ, абсолютті молекулалық массаны тікелей жарық шашырауы арқылы, дәстүрлі түрде Зимм әдісін пайдалану арқылы анықтауға болады. Бұл классикалық статикалық жарық шашырауы немесе көп бұрышты жарық шашырау детекторы арқылы іске асырылуы мүмкін. Осы әдіспен анықталған молекулалық массаларды калибрлеудің қажеті жоқ, сондықтан олар "абсолютті" деп аталады. Қажетті жалғыз сыртқы өлшем – жарық сыну индексінің өсуі, ол концентрацияға байланысты жарық сыну индексінің өзгеруін көрсетеді.