Mol là gì — và vì sao mọi bảng trên trang này đều dựa vào nó?
Sinh học phân tử luôn đặt ra một câu hỏi dưới nhiều dạng khác nhau: thực sự tôi có bao nhiêu phân tử? Cân đo gram, quang phổ kế đo độ hấp thụ, pipet đo microlit — nhưng các phản ứng đếm mol, đơn vị của nhà hóa học, 6,022×10²³ phân tử mỗi mol. Khối lượng phân tử (tính bằng dalton, về số thì giống g/mol) là tỷ giá giữa thứ bạn có thể cân và thứ bạn có thể đếm. Mọi bảng ở trên — MW, Khối lượng↔Mol, OD260, Pha loãng, Số bản sao, Hệ số tắt — đều là một bước trên tỷ giá đó.
Con số duy nhất cần nhớ: 1 µg DNA sợi kép 1000 bp chứa khoảng 9,1×10¹¹ phân tử. Không phải lỗi đánh máy — các lượng bạn hút bằng pipet lớn đến mức thiên văn theo thang phân tử, đó là lý do việc chuyển đổi giữa khối lượng, nồng độ và số bản sao quan trọng đến vậy.
Khối lượng, mol và molarity
Bảng Khối lượng↔Mol chia gram cho g/mol để được mol, và chia mol cho lít để được molarity. Ví dụ: 1 mg protein 50 kDa là 1×10−3 g ÷ 50.000 g/mol = 2×10−8 mol = 20 nmol; hòa tan trong 1 mL thì đó là dung dịch 20 µM. DNA hệ gen thường được tính bằng microgram, oligo và chế phẩm plasmid được tính bằng pmol, còn bảng Chuyển đơn vị chuyển qua lại giữa tất cả các tiền tố này.
OD260: nồng độ không cần cân
Axit nucleic hấp thụ tia UV ở 260 nm theo định luật Beer–Lambert (độ hấp thụ = hệ số tắt × nồng độ × chiều dài đường đi), nên quang phổ kế có thể thay cho cân. Với đường đi 1 cm, một đơn vị độ hấp thụ tương ứng khoảng 50 µg/mL DNA sợi kép, 40 µg/mL RNA, hoặc 33 µg/mL DNA sợi đơn. Số đọc A280 tùy chọn cho một chỉ báo độ tinh khiết: DNA sạch có tỷ lệ A260/A280 gần 1,8 và RNA sạch gần 2,0; tỷ lệ thấp thường có nghĩa là protein hoặc phenol còn sót lại. Tỷ lệ cao hơn hẳn 1,8 trong một chế phẩm DNA lại chỉ về hướng ngược lại: RNA còn sót lại.
Pha loãng: C₁V₁ = C₂V₂
Công thức pha loãng chỉ là bảo toàn chất tan: số mol bạn lấy từ dung dịch gốc bằng số mol bạn đưa ra. Để đi từ dung dịch gốc 100 mg/mL xuống 10 mg/mL trong thể tích cuối 100 mL: V₁ = (10 × 100) / 100 = 10 mL dung dịch gốc cộng 90 mL dung môi, pha loãng 10 lần. Bảng Pha đệm chạy cùng phép tính với các hệ số dung dịch gốc “50×” hoặc “10×” — pha 1 L TAE 1× từ dung dịch gốc 50× cần 1000/50 = 20 mL dung dịch gốc.
Số bản sao và hệ số tắt
Vì mọi bản sao của một plasmid đều có cùng khối lượng phân tử (khoảng 660 Da mỗi cặp base đối với dsDNA), khối lượng được chuyển thành số phân tử qua số Avogadro: 1 µg plasmid 5000 bp xấp xỉ 1,8×10¹¹ bản sao, và 1 pmol của bất kỳ thứ gì là 6,02×10¹¹ bản sao. Với protein, phương pháp Edelhoch dự đoán độ hấp thụ ở 280 nm chỉ từ ba loại gốc amino acid: mỗi tryptophan đóng góp 5690 M⁻¹cm⁻¹, mỗi tyrosine 1280, mỗi cystine (cầu disulfide) 120. Một protein không có gốc thơm nào gần như vô hình với UV — hãy cân nó thay thế.
Những hiểu lầm thường gặp
- “Một OD bằng 1 là một hằng số chính xác.” Các hệ số 50/40/33 µg/mL là giá trị trung bình thực nghiệm cho các polymer dài; thành phần base, muối và đặc biệt là các oligonucleotide ngắn làm chúng thay đổi.
- “660 Da mỗi cặp base là một định luật tự nhiên.” Đó là một giá trị trung bình tiện lợi — DNA giàu AT và giàu GC khác nhau một chút, và điều kiện muối cũng quan trọng. Đừng tin quá hai chữ số có nghĩa.
- “A260/A280 bằng 1,6 làm hỏng mẫu của tôi.” Tỷ lệ này là một chỉ báo sàng lọc, nhạy với pH và đệm; hãy coi nó là một cờ cảnh báo chứ không phải kết luận.
- “Số bản sao và pmol có thể dùng thay nhau.” Chúng khác nhau một hệ số 6,02×10¹¹; nhầm lẫn giữa chúng là lỗi thiết lập qPCR kinh điển.
Công cụ liên quan: Máy tính khối lượng mol (bản hóa học của bảng MW), Dung dịch & pha loãng, Phân tích trình tự, và Máy tính di truyền học.
