如何确定分子量?
一、什么是分子量?
分子量(Molecular Weight,MW),也称为相对分子质量,是指一个分子的质量与1/12碳-12原子质量的比值,单位为道尔顿(Da)或g/mol。在实际应用中,我们也常关注精确分子质量(Exact Mass),即根据各原子同位素的精确质量计算得出的数值,尤其在质谱分析中尤为关键。
二、常用的分子量测定方法汇总
| 方法 | 技术原理 | 应用对象 | 备注 |
| 质谱法 (MS) | 基于带电粒子在电磁场中的质量-电荷比(m/z) | 小分子、蛋白质、多肽等 | 可测精确质量,适用范围最广 |
| 凝胶渗透色谱 (GPC/SEC) | 根据分子在多孔填料中的体积排阻行为 | 高分子、聚合物、蛋白质 | 可估算相对分子质量,适合聚合度分析 |
| SDS-PAGE电泳 | 蛋白质在SDS包裹下按大小迁移 | 蛋白质 | 粗略估算,受结构影响大 |
| 核磁共振 (NMR) | 分子中核自旋共振频率与化学环境相关 | 小分子 | 可推算结构,从而推导分子量 |
| 元素分析法 | 根据组成元素质量百分比反推分子式 | 有机化合物 | 需要纯品,适合验证 |
| 蒸汽压/渗透压测定 | 热力学原理,适用于聚合物平均分子量测定 | 高分子物质 | 多用于聚合物行业 |
三、质谱法测定分子量
1、质谱仪的原理
质谱(Mass Spectrometry)通过将分子电离为带电离子,并根据其在电场/磁场中迁移的质量-电荷比(m/z)进行分离和检测。
2、常见适用平台
(1)ESI-MS(电喷雾离子化):适合蛋白质、多肽、代谢物等
(2)MALDI-TOF-MS(基质辅助激光解析电离):多用于蛋白和聚合物
(3)HRMS(高分辨率质谱,如Orbitrap、Q-TOF):可获得精确分子质量,用于分子式推断
四、SDS-PAGE测定蛋白分子量(适用于实验室常规验证)
SDS-PAGE 是基于蛋白质在电场中按大小迁移的原理,借助标准蛋白分子量Marker进行估算。
1、优点
操作简便,成本低。可快速估算蛋白纯度与大小
2、局限
分辨率有限,特别是对相近大小蛋白。糖基化、聚合等修饰会影响迁移行为。
五、如何选择合适的分子量测定方法?
| 研究目的 | 推荐方法 | 说明 |
| 小分子化合物结构确认 | 高分辨率质谱 (HRMS) | 精确到小数点后四位,结合同位素峰判断 |
| 蛋白质表达分析 | SDS-PAGE + MALDI-TOF-MS | PAGE作初筛,MALDI确认大小 |
| 多肽/寡糖检测 | ESI-MS/MS | 可结合串联质谱获得结构信息 |
| 高分子聚合物分布 | GPC | 获得分布范围 (Mw,Mn,PDI) |
| 需要高通量、灵敏检测 | LC-MS | 与色谱联用适合复杂样本 |
百泰派克生物科技配备先进的质谱平台(包括Orbitrap Exploris、TripleTOF、QqQ等),可针对不同类型的分子提供专业分子量测定服务:
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无论是基础化学合成、蛋白质表达验证,还是新药发现中的质量控制,准确测定分子量都是不可或缺的一步。选对合适的方法,将为后续研究打下坚实基础。
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