Спецификация · версия 0.1.0
Спецификация: Пересчёт концентраций
Переводит массу, количество вещества и концентрацию между нг, пмоль, нг/мкл, мкМ и копиями/мкл для ДНК, РНК и химических веществ.
Назначение и биологический контекст
Инструмент отвечает на рабочий вопрос: «сколько это в других единицах?» Человек вводит одно значение и получает массовую концентрацию, молярность, количество вещества и — для нуклеиновых кислот — число копий.
Границы: инструмент не разводит растворы и не готовит стандарты (для этого есть отдельные инструменты), не работает с последовательностями и не хранит данные на сервере. Расчёт идёт в браузере.
Математическая модель и формулы
Для нуклеиновых кислот средняя молярная масса нуклеотида: dsDNA — 660 г/моль на пару оснований, ssDNA — 330, RNA — 340. Для химического вещества используется его молярная масса MW.
Обозначения: m — масса, n — количество вещества, C — молярность, c — массовая концентрация, L — длина конструкта в парах оснований, N — число копий, N_A — число Авогадро 6,02214076×10²³ 1/моль.
n = m / Mn — количество вещества, моль; m — масса, г; M — молярная масса, г/моль. Для нуклеиновой кислоты M = L × M_base, где L — длина, п.о., M_base — 660, 330 или 340 г/моль на п.о.N = n × N_AN — число копий; n — количество вещества, моль; N_A — число Авогадро, 6,02214076 × 10²³ 1/моль.c = m / Vc — массовая концентрация; m — масса, нг; V — объём, мкл. Для молярности C = c / M, где c — г/л, M — г/моль.C = c / MC — молярность, моль/л; c — массовая концентрация, г/л; M — молярная масса, г/моль. 1 нг/мкл = 10⁻³ г/л.c = C × MОбратный перевод: c — массовая концентрация, г/л; C — молярность, моль/л; M — молярная масса, г/моль.N = m × N_A / (L × M_base)N — число копий; m — масса, г; N_A — число Авогадро; L — длина, п.о.; M_base — 660, 330 или 340 г/моль на п.о.пмоль/мкл = (нг/мкл) / (L × M_base × 10⁻³)L — длина, п.о.; M_base — 660, 330 или 340 г/моль на п.о.; L × M_base × 10⁻³ — масса 1 пмоль в нг (1 пмоль = 10⁻¹² моль, 1 г = 10⁹ нг). Для dsDNA это «нг/мкл ÷ (0,66 × L)».копий/мкл = (нг/мкл × 10⁻⁹ / (L × M_base)) × N_Aнг/мкл × 10⁻⁹ — г/мкл; L × M_base / N_A — масса одной молекулы, г; N_A — число Авогадро.1 пмоль/мкл = 1 мкМ = 6,022 × 10¹¹ копий/мклПоэтому пмоль/мкл и мкМ показываются одним числом.
Входные параметры
Поля ввода
| Поле | Тип | Единица | По умолчанию или допустимо |
|---|---|---|---|
| Что пересчитываем | переключатель | — | Концентрация или количество вещества |
| Вещество | переключатель | — | Нуклеиновая кислота или химическое вещество |
| Тип нуклеиновой кислоты | выбор | — | dsDNA, ssDNA или RNA |
| Длина нуклеиновой кислоты | число | п.о. | Больше нуля; нужна для нуклеиновой кислоты |
| Молярная масса | число | г/моль | Больше нуля; нужна для химического вещества |
| Значение | число | выбирается | Больше нуля; можно 10^8 |
| Единицы | выбор | — | нг/мкл, мкг/мл, мг/мл, г/л, М, мМ, мкМ, нМ, пМ, пмоль/мкл, копий/мкл; для количества — нг…моль, копии |
Выходные параметры и состав отчёта
Результат — массовая концентрация, молярность, количество вещества и число копий (для нуклеиновых кислот). Исходное значение стоит первым, единица — сразу после числа.
Ошибка называет причину и не стирает ввод. Предупреждения не блокируют расчёт: очень низкая концентрация, очень много копий, очень высокая молярность.
- Числа показываются с запятой; очень большие и очень малые — в записи вида 1,49 × 10¹⁰.
- Копии доступны только для нуклеиновых кислот.
Правила валидации
- Значение должно быть больше нуля.
- Для нуклеиновой кислоты нужна длина конструкта больше нуля.
- Для химического вещества нужна молярная масса больше нуля.
- Копии доступны только для нуклеиновых кислот.
- Если число не помещается в допустимый диапазон, показывается ошибка, а таблица не строится.
- При любой ошибке введённые значения остаются на экране.
Источники
- Средняя молярная масса нуклеотида и «0,66 нг на пмоль и пару оснований» — docs/CLONING_CALCULATOR.md, NEBioCalculator
- Число Авогадро — CODATA 2018: 6,02214076×10²³ 1/моль