Was ist ein Mol — und warum läuft darauf jedes Feld dieser Seite hinaus?
Die Molekularbiologie stellt immer wieder dieselbe Frage in verschiedenen Verkleidungen: Wie viele Moleküle habe ich eigentlich? Eine Waage liest Gramm, ein Spektralphotometer liest Absorption, eine Pipette misst Mikroliter — die Reaktionen aber zählen Mole, die Einheit des Chemikers mit 6,022×10²³ Molekülen pro Mol. Das Molekulargewicht (in Dalton, zahlenmäßig gleich g/mol) ist der Umrechnungskurs zwischen dem, was Sie wiegen können, und dem, was Sie zählen können. Jedes Feld oben — MG, Masse↔Mole, OD260, Verdünnung, Kopienzahl, Extinktionskoeffizient — ist ein Schritt auf diesem Umrechnungsweg.
Die eine Zahl, die man sich merken sollte: 1 µg doppelsträngige DNA mit 1000 bp enthält etwa 9,1×10¹¹ Moleküle. Kein Tippfehler — die Mengen, die Sie pipettieren, sind im molekularen Maßstab astronomisch groß, deshalb ist das Umrechnen zwischen Masse, Konzentration und Kopienzahl so wichtig.
Masse, Mole und Molarität
Das Feld Masse↔Mole dividiert Gramm durch g/mol, um Mole zu erhalten, und Mole durch Liter, um die Molarität zu erhalten. Durchgerechnetes Beispiel: 1 mg eines 50-kDa-Proteins sind 1×10−3 g ÷ 50.000 g/mol = 2×10−8 mol = 20 nmol; in 1 mL gelöst ergibt das eine 20 µM-Lösung. Genomische DNA wird oft in Mikrogramm angegeben, Oligos und Plasmid-Präparationen in pmol, und das Feld Einheitenumrechnung wechselt zwischen all diesen Präfixen.
OD260: Konzentration ohne Wiegen
Nukleinsäuren absorbieren UV-Licht bei 260 nm nach dem Lambert-Beer-Gesetz (Absorption = Extinktion × Konzentration × Schichtdicke), daher kann ein Spektralphotometer die Waage ersetzen. Bei 1 cm Schichtdicke entspricht eine Absorptionseinheit etwa 50 µg/mL doppelsträngiger DNA, 40 µg/mL RNA oder 33 µg/mL einzelsträngiger DNA. Der optionale A280-Wert liefert eine Reinheits-Faustregel: Saubere DNA liegt bei einem A260/A280-Verhältnis nahe 1,8, saubere RNA nahe 2,0; ein niedriges Verhältnis deutet meist auf Protein oder Phenol hin. Ein Verhältnis deutlich über 1,8 bei einem DNA-Präparat weist in die andere Richtung: RNA-Verunreinigung.
Verdünnung: C₁V₁ = C₂V₂
Die Verdünnungsformel ist nur die Erhaltung der gelösten Substanz: Die Mole, die Sie aus der Stammlösung entnehmen, entsprechen den Molen, die Sie abgeben. Um von einer 100-mg/mL-Stammlösung auf 10 mg/mL in 100 mL Endvolumen zu kommen: V₁ = (10 × 100) / 100 = 10 mL Stammlösung plus 90 mL Lösungsmittel, eine zehnfache Verdünnung. Das Feld Pufferherstellung rechnet dieselbe Arithmetik mit Stammfaktoren wie „50ד oder „10ד durch — für 1 L 1×-TAE aus einer 50×-Stammlösung braucht man 1000/50 = 20 mL Stammlösung.
Kopienzahl und Extinktionskoeffizienten
Da jede Kopie eines Plasmids dasselbe Molekulargewicht hat (etwa 660 Da pro Basenpaar bei dsDNA), wandelt sich die Masse über die Avogadro-Zahl in eine Molekülzahl um: 1 µg eines 5000-bp-Plasmids sind etwa 1,8×10¹¹ Kopien, und 1 pmol von irgendetwas sind 6,02×10¹¹ Kopien. Bei Proteinen sagt die Edelhoch-Methode die Absorption bei 280 nm aus nur drei Restetypen voraus: jedes Tryptophan trägt 5690 M⁻¹cm⁻¹ bei, jedes Tyrosin 1280, jedes Cystin (Disulfid) 120. Ein Protein ohne aromatische Reste ist für UV nahezu unsichtbar — wiegen Sie es stattdessen.
Häufige Missverständnisse
- „Eine OD von 1 ist eine exakte Konstante.“ Die Faktoren 50/40/33 µg/mL sind empirische Mittelwerte für lange Polymere; Basenzusammensetzung, Salz und vor allem kurze Oligonukleotide verschieben sie.
- „660 Da pro Basenpaar ist ein Naturgesetz.“ Es ist ein bequemer Mittelwert — AT- und GC-reiche DNA unterscheiden sich leicht, und die Salzbedingungen spielen eine Rolle. Vertrauen Sie nicht auf mehr als zwei signifikante Stellen.
- „Ein A260/A280 von 1,6 ruiniert meine Probe.“ Das Verhältnis ist eine Screening-Faustregel, empfindlich für pH und Puffer; behandeln Sie es als Hinweis, nicht als Urteil.
- „Kopien und pmol sind austauschbar.“ Sie unterscheiden sich um den Faktor 6,02×10¹¹; die Verwechslung ist ein klassischer Fehler beim qPCR-Ansatz.
Verwandte Werkzeuge: Molmasse-Rechner (das chemische Gegenstück zum Feld MG), Lösungen & Verdünnung, Sequenzanalyse und Genetik-Rechner.
