Calculateurs de biochimie

La biologie moléculaire pose sans cesse la même question sous des formes différentes : combien de molécules ai-je réellement ? Une balance lit des grammes, un spectrophotomètre lit une absorbance, une pipette mesure des microlitres — mais les réactions comptent en moles, l’unité du chimiste : 6,022×10²³ molécules par mole. La masse moléculaire (en daltons, numériquement identique aux g/mol) est le taux de change entre ce que l’on peut peser et ce que l’on peut compter. Chaque panneau ci-dessus — MM, masse↔moles, DO260, dilution, nombre de copies, coefficient d’extinction — est une étape de ce change.

Le panneau masse↔moles divise les grammes par les g/mol pour obtenir les moles, puis divise les moles par les litres pour obtenir la molarité. Exemple : 1 mg d’une protéine de 50 kDa vaut 1×10⁻³ g ÷ 50 000 g/mol = 2×10⁻⁸ mol = 20 nmol ; dissous dans 1 mL, cela fait une solution à 20 µM. L’ADN génomique s’exprime souvent en microgrammes, les oligos et les préparations plasmidiques en pmol, et le panneau de conversion d’unités passe de l’un à l’autre de ces préfixes.

Les acides nucléiques absorbent l’UV à 260 nm selon la loi de Beer-Lambert (absorbance = coefficient d’extinction × concentration × longueur de trajet), si bien qu’un spectrophotomètre peut remplacer une balance. Pour un trajet de 1 cm, une unité d’absorbance correspond à environ 50 µg/mL d’ADN double brin, 40 µg/mL d’ARN ou 33 µg/mL d’ADN simple brin. La lecture facultative à 280 nm donne une heuristique de pureté : un ADN propre se situe autour d’un rapport A260/A280 de 1,8 et un ARN propre autour de 2,0 ; un rapport bas signale en général la présence de protéines ou de phénol. Un rapport bien supérieur à 1,8 dans une préparation d’ADN indique à l’inverse la présence d’ARN.

La formule de dilution n’est que la conservation du soluté : les moles prélevées dans la solution mère sont égales aux moles délivrées. Pour passer d’une solution mère à 100 mg/mL à 10 mg/mL dans un volume final de 100 mL : V₁ = (10 × 100) / 100 = 10 mL de solution mère plus 90 mL de solvant, soit une dilution au dixième. Le panneau de préparation de tampons applique la même arithmétique avec des facteurs de solution mère « 50× » ou « 10× » — préparer 1 L de TAE 1× à partir d’une solution 50× demande 1000/50 = 20 mL de solution mère.

Comme chaque copie d’un plasmide a la même masse moléculaire (environ 660 Da par paire de bases pour l’ADN double brin), la masse se convertit en nombre de molécules par le nombre d’Avogadro : 1 µg d’un plasmide de 5000 pb représente environ 1,8×10¹¹ copies, et 1 pmol de n’importe quoi représente 6,02×10¹¹ copies. Pour les protéines, la méthode d’Edelhoch prédit l’absorbance à 280 nm à partir de trois types de résidus seulement : chaque tryptophane apporte 5690 M⁻¹cm⁻¹, chaque tyrosine 1280, chaque cystine (pont disulfure) 120. Une protéine sans résidu aromatique est presque invisible à l’UV : pesez-la plutôt.

• « Une DO de 1 est une constante exacte. » Les facteurs 50, 40 et 33 µg/mL sont des moyennes empiriques pour les longs polymères ; la composition en bases, le sel et surtout les oligonucléotides courts les modifient.
• « 660 Da par paire de bases est une loi de la nature. » C’est une moyenne commode : l’ADN riche en AT et celui riche en GC diffèrent un peu, et les conditions salines comptent. Ne faites pas confiance à plus de deux chiffres significatifs.
• « Un A260/A280 de 1,6 ruine mon échantillon. » Le rapport est une heuristique de criblage, sensible au pH et au tampon : considérez-le comme un signal d’alerte, non comme un verdict.
• « Copies et pmol sont interchangeables. » Elles diffèrent d’un facteur 6,02×10¹¹ ; les confondre est une erreur classique de mise en place de qPCR.

Outils associés : Calculateur de masse molaire (le jumeau chimique du panneau MM), Solutions et dilution, Analyse de séquences, et Calculateur de génétique.