蛋白质

生命的物质基础
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蛋白质（Protein）是生物体内重要的大分子有机化合物，由氨基酸脱水缩合而成，是人体的必需营养素。[3]蛋白质最早于1838年被提出并命名，是一种从动植物中提取出的共性物质。[1][2]蛋白质主要由碳、氢、氧和氮元素组成，部分蛋白质还含有硫，有些还含有磷、铁、锌和铜等元素，[8]其单体分子为氨基酸，氨基酸脱水缩合形成肽键，肽键相连形成的化合物称为肽链，一条或多条肽链经过盘曲折叠形成的具有一定空间结构的物质，即蛋白质。[9]蛋白质在机体中承担多种生理功能，如构成和修复机体组织、参与重要生理活动、氧化供能等。[4][5][6]蛋白质可以来源于食物或在体内合成，其化学结构复杂多样，具有不同的形态和功能。[7][10][11]蛋白质不断地进行合成与分解，推动生命活动，调节机体正常生理功能，是生命的主要物质基础。[3]
2024年诺贝尔化学奖是关于蛋白质的，授予美国华盛顿大学西雅图分校的大卫·贝克“计算蛋白质设计”，另一半共同授予英国伦敦Google DeepMind的戴米斯·哈萨比斯和约翰·江珀，以表彰其“对蛋白质结构预测的贡献”。大卫·贝克成功地完成了构建全新蛋白质种类的壮举。戴米斯·哈萨比斯和约翰·江珀开发了一个AI模型来解决一个50年前的问题：“预测蛋白质的复杂结构”。[12][13]

历史沿革

18世纪，法国化学家安东尼奥·弗朗索瓦（Antoine Fourcroy）等早期的研究者通过用酸处理一些分子，发现了蛋清、小麦面筋等物质中的蛋白质。[2]科学家们应用水解方法证明了组成蛋白质的基本单位为氨基酸。在1820年分离出了最简单的氨基酸——甘氨酸，同年，从肌肉水解物中得到了亮氨酸。[14]
1838年，荷兰化学家米尔德（G.J.Mulder）从动植物中提取出了一种共性物质，在瑞典著名化学家贝采里乌斯（Berzelius）的建议下，该物质被命名为蛋白质，这使得蛋白质研究开始向主动的学术探索转变。[1][2]科学家们不断努力，识别出越来越多的氨基酸种类，并且在1902年，德国化学家费歇尔（E.H.Fischer）等提出了多肽结构学说，即”相同或不同种类的氨基酸通过肽键相连形成了多肽链，一条或多条多肽链组成了蛋白质”的设想并进行了验证。[1][14]