Ein Peptid, mehrere Ionen: LC–MS-Arbeitsblatt

Mit der Übung beginnen

Fiktives Lehrmodell. Es stellt weder eine Peptidsequenz noch eine gemessene Probe oder Geräteleistung dar. Das Kriterium ±5 ppm ist für diese Übung erfunden.

Das Arbeitsblatt enthält keine Lösungen. Arbeiten Sie auf Papier oder in einer Tabellenkalkulation; ein Taschenrechner genügt. Die CSV-Dateien verwenden Dezimalpunkte und in allen Sprachen dieselben englischen Spaltennamen.

Vier Beobachtungen, eine fiktive Retentionszone

Alle vier Zeilen gehören zur erfundenen Retentionsgruppe R1. Ihre positiven Ladungszahlen sind vorgegeben. Es gibt kein Isotopenmuster, aus dem die Ladung abgeleitet werden könnte; Peakintensitäten sind nicht Teil des Modells.

Ausgangsdaten — diese Werte mit sechs Nachkommastellen unverändert verwenden

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Zeile	Synthetisch beobachtetes m/z	Vorgegebene Ladung z
A	1235,577638	+1
B	618,289367	+2
C	1257,558369	+1
D	1235,589993	+1

Hypothesen und Eingaben

Verwenden Sie die hypothetische neutrale Masse M = 1234,567890 Da. Diese Zahl ist eine Rechengröße des Modells, keine aus einer realen Peptidformel berechnete exakte Masse. Prüfen Sie ausschließlich diese drei positiven Ionenhypothesen:

Zulässige Hypothesen; M, p und s sind die Zahlenwerte der Massen in Da

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Ionenhypothese	Ladung z	Berechnung
[M + H]⁺	+1	M + p
[M + 2H]²⁺	+2	(M + 2p) / 2
[M + Na]⁺	+1	M + s

Setzen Sie p = 1,0072764665789 Da für das Proton und s = 22,989221 Da als angenäherten Massenbeitrag des Natriumions ein. Behalten Sie alle angegebenen Stellen bis zur abschließenden Darstellung bei.

Der Natriumwert ist eine gerundete Lehrnäherung: die NIST-Atommasse von Natrium-23, 22,9897692820 u, abzüglich der CODATA-Elektronenmasse, 0,0005485799090441 u. Die Ionisierungsenergie wird dabei vernachlässigt. Die ungerundete Differenz beträgt 22,9892207020909559; für die Übung wird s auf sechs Nachkommastellen festgelegt. Da und u bezeichnen dieselbe Masseneinheit.

NIST CODATA 2022 · NIST: ²³Na · BIPM: Da / u

Nur für diese Übung gilt eine Hypothese als innerhalb des Kriteriums, wenn der Betrag des ppm-Fehlers ≤5 ist. Eine reale Methode benötigt ein geeignetes, begründetes Akzeptanzkriterium; diese Seite gibt keines für die Laborpraxis vor.

Berechnen, vergleichen, einordnen

Das erwartete m/z für jedes zulässige Ion berechnen. Pro Beobachtung nur Hypothesen mit der vorgegebenen Ladungszahl vergleichen.
Berechnetes m/z von beobachtetem m/z abziehen. Diese vorzeichenbehaftete Differenz durch das berechnete m/z desselben Ions teilen und anschließend mit einer Million multiplizieren.
Das Vorzeichen im Ergebnis erhalten. Den Betrag mit 5 ppm vergleichen und „innerhalb des fiktiven Kriteriums“ oder „außerhalb“ notieren. Erfüllt keine zulässige Hypothese das Kriterium, bleibt die Zuordnung offen.
Erklären, weshalb B einen anderen Nenner als A benötigt, weshalb C einen Natriumaddukt-Kandidaten nahelegt und welche weiteren Belege für eine Strukturzuordnung fehlen.

Vorzeichenkonvention dieses Arbeitsblatts

ppm = (beobachtetes m/z − berechnetes m/z) / berechnetes m/z × 1.000.000

Positiv bedeutet, dass die Beobachtung höher als die Berechnung liegt; negativ bedeutet niedriger. Den Betrag erst beim Vergleich mit dem Kriterium bilden. Diese Definition legt die Vorzeichenkonvention fest; bei einem anderen Bericht ist sie erneut zu prüfen.

Den Rechenweg prüfen

Musterlösung mit Rechenwegen anzeigen

Jeweils nächste Hypothese mit passender Ladung; D bleibt außerhalb

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Zeile	Hypothese	Berechnetes m/z	ppm mit Vorzeichen	Fiktive ±5 ppm
A	[M + H]⁺	1235,575166	+2,000	Innerhalb
B	[M + 2H]²⁺	618,291221	−2,999	Innerhalb
C	[M + Na]⁺	1257,557111	+1,000	Innerhalb
D	[M + H]⁺	1235,575166	+12,000	Außerhalb

Die Übersicht zeigt berechnete m/z-Werte mit sechs und ppm mit drei Nachkommastellen. Die folgenden Rechnungen und die CSV verwenden die vollständigen vorgegebenen Massenwerte. Die Abweichungen von exakt +2, −3, +1 und +12 ppm entstehen, weil die Beobachtungen auf sechs Nachkommastellen festgelegt sind.

Zeile A · [M + H]⁺

Berechnetes m/z: 1234,567890 + 1,0072764665789 = 1235,5751664665789

ppm mit Vorzeichen: (1235,577638 − 1235,5751664665789) / 1235,5751664665789 × 10⁶ = +2,000310 ppm

A ist innerhalb des fiktiven Kriteriums mit der einfach protonierten Hypothese vereinbar. Die Natriumhypothese liegt weit außerhalb. Ein bestandener Vergleich belegt keine eindeutige Molekülstruktur.

Zeile B · [M + 2H]²⁺

Berechnetes m/z: (1234,567890 + 2 × 1,0072764665789) / 2 = 618,2912214665789

ppm mit Vorzeichen: (618,289367 − 618,2912214665789) / 618,2912214665789 × 10⁶ = −2,999342 ppm

B ist mit der zweifach protonierten Hypothese vereinbar. Vor der Division durch 2 werden zwei Protonenmassen addiert. Die m/z-Differenz wird durch 618,2912214665789 geteilt, nicht durch die neutrale Masse 1234,567890.

Zeile C · [M + Na]⁺

Berechnetes m/z: 1234,567890 + 22,989221 = 1257,557111

ppm mit Vorzeichen: (1257,558369 − 1257,557111) / 1257,557111 × 10⁶ = +1,000352 ppm

C ist innerhalb dieser begrenzten Kandidatenliste mit der Natriumaddukt-Hypothese vereinbar. Es bleibt eine mögliche Zuordnung; die Übung liefert keinen unabhängigen Beleg, dass Natrium ein reales Signal verursacht hat.

Zeile D · [M + H]⁺

Berechnetes m/z: 1234,567890 + 1,0072764665789 = 1235,5751664665789

ppm mit Vorzeichen: (1235,589993 − 1235,5751664665789) / 1235,5751664665789 × 10⁶ = +11,999702 ppm

D liegt der einfach protonierten Hypothese am nächsten, aber etwa +12 ppm liegen außerhalb von ±5 ppm. Die Zuordnung nicht erzwingen, die Grenze nicht nachträglich erweitern und die Zeile nicht als identifizierte Verunreinigung bezeichnen.

Weshalb der Nenner zählt

Für B ergibt die neutrale Masse im Nenner ungefähr −1,502 ppm statt −2,999 ppm. Auch das liegt innerhalb dieser erfundenen Grenze, beantwortet aber die falsche Frage nach dem relativen Fehler. Der Zähler ist eine m/z-Differenz; die Bezugsgröße dieser Übung ist deshalb das zugehörige berechnete Ionen-m/z.

Was bleibt offen?

Die Rechnung prüft die Vereinbarkeit mit einer kleinen Hypothesenliste. Sie kann weder eine Sequenz belegen noch sämtliche Isomere unterscheiden, eine Modifikation lokalisieren oder Reinheit und Menge nachweisen. Eine gemeinsame Retentionszone beseitigt diese Mehrdeutigkeiten nicht. Ohne Summenformel und Fragmentspektrum darf aus diesem Modell keine Strukturidentifizierung werden.

Bei einem realen Ergebnis sind vorgeschlagenes Ion, Ladungsbelege, Massenkonvention und Kalibrierungskontext zu prüfen, anschließend der passende Referenzvergleich und gegebenenfalls Fragmentbelege. Welche zusätzlichen Nachweise geeignet sind, hängt von der analytischen Fragestellung ab.

Was Methodenvalidierung zeigt

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Die Musterlösung reproduzieren

observations.csv, parameters.csv und solve.py in denselben Ordner herunterladen. Mit Python ab Version 3.9 den folgenden Befehl ausführen. Er schreibt my-solutions.csv mit allen Vergleichen passender Ladung, einschließlich verworfener Alternativen. Zusätzliche Pakete oder eine Netzwerkverbindung sind nicht nötig.

python3 solve.py

CSV-Felder: row_id bezeichnet A–D; retention_group ist die fiktive Gruppe R1; observed_mz ist der vorgegebene Wert mit sechs Nachkommastellen; charge_number ist die positive ganze Ladungszahl z; data_origin lautet synthetic. Die Lösungs-CSV ergänzt ion_hypothesis, calculated_mz, vorzeichenbehaftetes delta_mz, signed_error_ppm, denominator_mz und within_fictional_tolerance (true/false).

Für den Unterricht

Zuerst Beobachtungen und Arbeitsblatt ausgeben. Vor dem Lösungsschlüssel nach Zähler mit Vorzeichen und Nenner fragen. Gleichwertige Rundungen akzeptieren, wenn die ursprünglichen Eingaben beibehalten wurden. Eine richtige Einstufung mit falschem Nenner bleibt ein Rechenfehler; eine Zeile außerhalb der Grenze fordert zur Untersuchung auf, nicht zum Erfinden einer Identität.

Quellen und Nachnutzung

Eigene synthetische Daten und Lehrtexte von ChemVerify / Peak & Mass, mit KI-Unterstützung erstellt, 12. November 2026. CC BY 4.0; Publikation nennen und diese Ressource verlinken. Externe Quellen behalten ihre eigenen Bedingungen. Fiktives Kriterium und Beobachtungen sind unsere Lehrentscheidungen, keine Empfehlungen von NIST oder IUPAC.

Creative Commons Attribution 4.0 International