肽段碎片离子 m/z 计算器（b / y 离子 MS/MS 谱图注释）

碎片离子是怎么产生的

在液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）实验中，肽段在碰撞池（碰撞诱导解离 CID、高能碰撞解离 HCD）中被活化，使肽键断裂，产生一系列碎片离子。碎裂最容易发生在酰胺键（CO—NH）处，断裂后：

• 保留 N 端部分并带正电荷 → b 离子
• 保留 C 端部分、加上一分子水后带正电荷 → y 离子

对含 n 个残基的肽段，理论上产生 b₁ ～ b_{n-1} 和 y₁ ～ y_{n-1}，共 2(n−1) 个单电荷离子。b₁ 和 y₁ 在实际谱图里通常很弱或缺失；b2、y2 及更高编号离子是主要分析对象。

核心公式（单同位素质量）

所用物理常数来源于 NIST Chemistry WebBook 和 Unimod 数据库：

• 质子质量：1.007276 Da
• 水分子质量：18.010565 Da
• 各氨基酸残基质量：中性氨基酸分子量减去一分子水（即肽链中该残基的实际质量贡献）

b 离子（z = +1）：取 N 端第 1 到第 i 个残基质量之和，加一个质子：

b_i = residue_mass[1] + residue_mass[2] + ... + residue_mass[i] + 1.007276

y 离子（z = +1）：取 C 端最后 i 个残基质量之和，加水和一个质子：

y_i = residue_mass[n-i+1] + ... + residue_mass[n] + 18.010565 + 1.007276

多电荷碎片离子（z ≥ 2），质谱仪实际测量的 m/z：

b_i(z) = [ residue_sum(1..i)      + z × 1.007276 ] / z
y_i(z) = [ residue_sum(n-i+1..n)  + 18.010565 + z × 1.007276 ] / z

互补关系：同一断裂位置产生的 b_i(+1) 和 y_{n-i}(+1) 之和固定等于肽段中性质量加两个质子：

b_i + y_{n-i} = M_peptide + 2 × 1.007276
其中 M_peptide = Σ(全部 n 个残基质量) + 18.010565

这一关系可用来快速验证计算是否正确。

常见修饰的质量偏移

氨甲基化 Cys（carbamidomethylation，CAM）：+57.021464 Da

碘乙酰胺（iodoacetamide）烷基化游离巯基时产生。几乎所有标准鸟枪法蛋白质组学流程都将其设为固定修饰，Cys 残基质量由 103.009185 Da 变为 160.030649 Da。本工具默认勾选此项；若样品制备中未做烷基化（如无还原步骤的流程），请手动改为「无」。

氧化 Met（oxidation）：+15.994915 Da

样品制备中最常见的可变修饰，甲硫氨酸侧链硫原子被氧化。含氧化 Met 的肽段与未氧化版本往往同时出现，数据库搜索通常将其设为可变修饰。本工具支持指定具体位置（1 起编号），以便对谱图中特定肽段形式进行验证。

适用范围与局限

1. 仅适用于高分辨质谱（Orbitrap、Q-TOF 等），使用单同位素质量。离子阱等低分辨仪器应使用平均质量，本工具不做此换算。
2. 仅计算 b 和 y 离子。CID/HCD 同时产生 a 离子（b₋CO，−27.995 Da）、水失离子（−18.011 Da）、氨失离子（−17.027 Da）等，谱图注释时需结合这些中性丢失。
3. 仅支持标准 20 种氨基酸；不支持硒代半胱氨酸（U）、吡咯赖氨酸（O）及非天然氨基酸。
4. 仅适用于线性肽；环肽或非肽键键型不适用。
5. L 与 I 质量相同（113.084064 Da），CID/HCD 固有无法区分，属于质谱本身的局限。

验证算例

以经典测试肽段 PEPTIDE（无修饰，7 个残基）为例，残基质量（Da）：

P = 97.052764   E = 129.042593   P = 97.052764
T = 101.047679   I = 113.084064   D = 115.026943   E = 129.042593

计算 b2 和 y2（+1 价）：

b2 = 97.052764 + 129.042593 + 1.007276 = 227.102633 Da
y2 = 115.026943 + 129.042593 + 18.010565 + 1.007276 = 263.087377 Da

互补关系验证（b6 与 y1）：

b6 = 97.052764+129.042593+97.052764+101.047679+113.084064+115.026943 + 1.007276
   = 653.314083 Da

y1 = 129.042593 + 18.010565 + 1.007276 = 148.060434 Da

b6 + y1 = 801.374517 Da

M_peptide = 781.349400 + 18.010565 = 799.359965 Da
M + 2H    = 799.359965 + 2 × 1.007276 = 801.374517 Da  ✓

两者完全吻合，验证公式无误。