肽和蛋白质界定的思考

摘"要：随着生活水平的提高，在营养界备受关注的蛋白质和肽就成了人们关注的热点。蛋白质和肽的基本单位均是氨基酸，且氨基酸间连接均以肽键为主，那么两者如何区别？目前关于肽和蛋白质的界定不是很清晰，这就造成对肽和蛋白质的理解和描述存在混乱。本文根据现有的相关蛋白质和肽的信息和认识试图将两者给予一个清晰的界定，以期为解决这一困惑提出见解。肽和蛋白质的界定可以给予刚开始学习生物化学的学生一个相对清晰的概念，有助于学生理解学习。

关键词：肽；蛋白质；概念

Thinking"about"the"Definition"of"Peptide"and"Protein

Li"Caihong1"Ding"Hang1"Lan"Liubo1"Wu"Jun2*"Zhang"Haitao1*

1.Department"of"Biochemistry"and"Molecular"Biology，Guangdong"Medical"University"GuangdongZhanjiang"524023；

2.Affiliated"Hospital"of"Guangdong"Medical"University"GuangdongZhanjiang"524000

Abstract：With"the"improvement"of"living"standards，proteins"and"peptides"have"become"the"focus"of"attention"in"the"nutrition"field.The"basic"units"of"proteins"and"peptides"are"amino"acids，and"the"connections"between"amino"acids"are"mainly"peptide"bonds，so"how"are"the"two"different？"At"present，the"definition"of"peptides"and"proteins"is"not"clear，which"causes"confusion"in"the"understanding"and"description"of"peptides"and"proteins.This"paper"attempts"to"give"a"clear"definition"of"proteins"and"peptides"according"to"the"existing"information"and"understanding"of"the"two，in"order"to"provide"insights"to"solve"this"puzzle.The"definition"of"peptides"and"proteins"can"give"students"who"are"just"beginning"to"learn"biochemistry"a"relatively"clear"concept，which"helps"students"understand"learning.

Keywords：peptide；protein；concept

随着人们生活水平的提高，人们对健康的关注也越来越高，在营养界备受关注的蛋白质和肽就引起人们极大的兴趣，成了人们关注和研究的热点。众所周知，蛋白质是由氨基酸之间脱水形成的肽键连接起来的功能性生物分子，但是氨基酸以肽键相连形成的化合物也可以称之为肽。由于蛋白质和肽的基本单位均是氨基酸，且氨基酸间连接均以肽键为主，那什么是蛋白质？什么又是肽呢？两者如何区别？

现行的所有生物化学教材一直依照早期获知的生物化学知识进行简单区分［12］，人为地以胰岛素的分子量（大约为5800Da）为分界点，分子量大于等于胰岛素的称为蛋白质，分子量低于胰岛素的称为肽。随着生物化学发展，我们对蛋白质和肽的认识也不断增加，现在看来这种分类显然是主观的或者说是武断的，分子量大小不应该是蛋白质和肽区别的主要依据。实际上，国外经典的生物化学教材并没有明确认为胰岛素是蛋白质和肽的区别界限，而是指出多肽分子大小范围是“由两个相连的氨基酸残基组成的非常大，由成千上万个氨基酸残基组成的分子”。但该教材也指出“蛋白质和多肽两者有时可以相互借用名称”“分子量低于10000Da的常称为多肽”，仍然没有给出蛋白质和多肽明确的区别［3］。那蛋白质到底是什么？蛋白质与肽如何区别呢？

以目前研究发现的天然蛋白质和肽的来源和结构信息为依据［45］，蛋白质应该定义为：在遗传密码指导下，以氨基酸为基本结构单位，通过α肽键相连接合成的肽链，可单独或与非氨基酸化合物结合而形成具有相对稳定空间结构，并具有特定生物学功能的生物分子。这个蛋白质定义关键在于：天然蛋白质是以遗传信息指导的，具有相对稳定空间构象的生物分子，而不是单纯以分子量进行划分。对于肽的基本概念可以定义为：由两个以上氨基酸单位以酰胺键（肽键）连接的化合物。这两个概念都可以不涉及分子量限定，也就是说蛋白质与肽之间的区别不在于分子量的大小，有些蛋白质可以比胰岛素分子量小，而有些肽的分子量可以比胰岛素大。

1"两者在来源上有一定的区别

首先，蛋白质是由遗传密码编码的，并在遗传密码指导下以L氨基酸为基本单位通过α肽键相连接合成。至于组成肽的氨基酸可不限于遗传密码对应的氨基酸（如瓜氨酸、鸟氨酸），也不限于氨基酸的构型（既可以是L氨基酸，也可以是D氨基酸）。组成肽的肽键可以是α肽键，也可以是γ羧基与ε氨基形成的肽键（酰胺键）。肽也可以由基因编码信息，例如，体内的一些蛋白酶原活化时切割下来的一小段肽链。大多数多肽经核糖体合成后，N端会被切割下一段肽，代表性的肽是信号肽。蛋白质完全变性产物或者蛋白质被内肽酶水解的产物也是肽的来源，显然这些肽是可以在基因组上找到相应的遗传密码的。除了基因密码指导下合成肽外，细胞也可以用酶直接催化生成肽，如谷胱甘肽、短杆菌肽等。

2"两者在物质组成上有一定的区别

蛋白质可（但非必需）与非氨基酸成分结合。蛋白质的肽链分子可以折叠成单纯蛋白质，也可以与非氨基酸组分结合形成结合蛋白质，但肽均由氨基酸连接而成。

3"两者在稳定空间结构上有一定的区别

蛋白质具有相对稳定的空间结构，这种稳定空间结构应该是蛋白质与肽区别的关键。蛋白质分子只有折叠成相对稳定的空间结构才具有生物活性，空间结构被破坏后，蛋白质分子失去相应的生物活性，形成多肽。多肽的空间结构不稳定，基本存于无定型多样化状态，易受环境变化影响。因此，完全变性的蛋白质应该成为肽，这也意味着严格意义上来说细胞核糖体合成的产物不是蛋白质，而是蛋白质的前体物质多肽，这些多肽经过细胞的其他组分或细胞器进一步修饰和折叠才能称为蛋白质。由于早期的蛋白质生物合成的知识来源于对原核生物大肠埃希菌的研究，此类生物的核糖体合成肽链后，均直接折叠成蛋白质，因此认为核糖体是合成蛋白质的场所。可是真核生物核糖体合成的多肽需要运输到细胞不同的区域进行折叠，最后才能形成真正意义上的蛋白质。这也提示是否具有稳定的空间结构是蛋白质与多肽区别的最关键标准。此外，目前有些被称为肽的化合物结构相当稳定，甚至具酸热稳定性，典型的如抗菌肽，这些抗菌肽的分子量跨度在2000Da～8000Da。显然，有的抗菌肽的分子量已经超过了胰岛素（5800Da），但按习惯仍旧命名为肽。

实质上，按照合成方式，现在发现的抗菌肽分有两种类型：①基因指导的主体在核糖体合成；②酶催化的非核糖体合成。笔者认为那些由遗传密码编码的，经核糖体生物合成肽链，然后在细胞内经翻译后修饰折叠形成具有稳定空间结构的抗菌肽应归为蛋白质。如人防御素由29～36个氨基酸残基组成，分子量小于胰岛素，按旧的分类称为肽。但人防御素是由基因编码的，在核糖体中翻译后，进入高尔基体修饰并折叠为具有稳定空间结构的化合物，个别氨基酸残基需要在胞质中进行进一步修饰，因此人防御素应该属于蛋白质，而不是线性无相对稳定空间结构的肽。这样胰岛素就并非是分子量最小的蛋白质了。

比较特殊的是从剧毒蘑菇［Amanita"phalloides（Vaill"ex"Fr.）Secr.］（伞菌目，毒伞属的毒伞）中分离出来的鬼笔环肽（phalloidin）［6］。鬼笔环肽是一种双环七肽，含有不寻常的半胱氨酸色氨酸共价键，编码鬼笔环肽合成的基因是剧毒蘑菇中MSDIN家族的一部分，编码34个氨基酸残基组成的前肽，编码鬼笔环肽的mRNA在核糖体翻译成多肽链后，被细胞内的脯氨酰寡肽酶水解切割，切除10个氨基酸残基组成的前导肽。然后脯氨酰寡肽酶通过将第一个氨基酸1（Ala）和氨基酸7（Pro）之间的转肽作用使七肽AlaTrpLeuAlaThrCysPro环化，同时使TrpCys交联形成环形，并差向异构化以催化LThr形成DThr。最后形成稳定双环七肽［6］。鬼笔环肽有遗传基因编码，并在核糖体完成肽链翻译，通过翻译后修饰形成稳定的双环结构，这提示这类环肽也应该归属于蛋白质类物质。

而一些由酶直接催化的、但不在核糖体合成的、却有着相对稳定结构的抗菌肽则归类为肽，如短杆菌肽。短杆菌肽由15个氨基酸残基组成的线性短肽，其中氨基酸既有L型也有D型的，短杆菌肽是非核糖体合成的短肽，因此也没有任何基因对其进行编码。

蛋白质在细胞中应执行特定的生物学功能。蛋白质如果变性，或者翻译后不能正确折叠，无稳定的空间结构，以至于在细胞内不能行使正常的生物学功能，这个产物尽管分子量可远远大于胰岛素，但也将其归为肽类，视为多肽。

这里可能还会涉及一个教学上的考核问题。如“核糖体是蛋白质合成产所”这句话是对还是错。有的教材写为“核糖体是蛋白质合成产所”，有的教材写为“核糖体是蛋白质合成的主要场所”，有的教材写为“核糖体是多肽合成场所”。实际上严格来说，核糖体只是多肽合成场所，细胞要完成蛋白质合成还要依赖内质网和高尔基体等细胞器的协助。此外，在现有的生物化学题库和习题集中，还普遍存在胰岛素是最小蛋白质这一说法，希望这个知识点得到完善。

完整的蛋白质生物合成过程也可以体会出蛋白质与肽之间的区别（如右图）。

生物化学是生命科学研究进展更新最快的学科，在经典的生物化学教材中存在着一些局限性的概念，其中一些概念会随着新的发现不断修正更新，如遗传信息流的中心学说、DNA聚合酶参与复制的模式和分工。然而现存教材仍存在一些不完善的“知识点”，这需要教材编撰者在传播科学知识过程中与时俱进地思考和修正，并且题库中老旧的试题应该实时更新，不要让学生纠结考虑。

结语

总之，我们认识不同物质的相互区别，一般是从某些物质所表现出的物理、化学和生物学等性质的差异进行分类区别的，而决定这些物质属性性质的本质则是构成各物质的分子组成和结构，尤其是特殊的结构决定的。物质结构是其内在属性，而性质则是物质外部表现形式。根据自然科学各个学科研究的不断发展，蛋白质和肽在物理、化学和生物学等性质的知识将不断地增加，这将有助于我们重新认识蛋白质和肽在物理、化学和生物学特性中的差异，并不断完善两者的内涵信息，为准确给两者定义奠定基础。准确界别蛋白质和肽的定义有助于学生学习理解对蛋白质和多肽的认识，也避免表述上的混乱和考试选拔时出现的争议。

参考文献：

［1］周春燕，药立波.生物化学与分子生物学［M］.9版.北京：人民卫生出版社，2018.

［2］周克元，罗德生.生物化学［M］.2版.北京：科学出版社，2010.

［3］NELSON"D"L，COXnbsp;M"M.Lehninger"Principles"of"Biochemistry［M］.8th"ed.New"York：W.H.Freeman，2021.

［4］丁云超，张士璀.海洋动物抗菌肽研究进展［J］.中国海洋药物，2013，32（6）：8796.

［5］耿放，王军平.人防御素的抗病毒免疫作用及其研究进展［J］.生命科学，2010，22（12）：12641270.

［6］HALLEN"H"E，HONG"L，SCOTTCRAIG"J"S，et"al.Gene"family"encoding"the"major"toxins"of"lethal"Amanita"mushrooms［J］.Proc"Natl"Acad"Sci"USA，2007，104（48）：1909719101.

基金项目：广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目（粤教高函〔2021〕29号）；2022年度广东省教育科学规划课题（2022GXJK207）；2022年广东省研究生教育创新计划项目（2022SFKC061）；2023年度广东医科大学高等教育教学研究课题（2JY23016）；广东省“新医科”教指委2023年教学改革项目（188、198）；2023粤港澳大湾区高校在线开放课程联盟教育教学研究和改革项目（WGKM"2023070）

作者简介：李彩虹（1981—"），女，汉族，海南琼海人，博士，副教授，研究方向：生物化学与分子生物学教育教学、科研工作。

*通信作者：伍俊（1973—"），女，汉族，湖南娄底人，博士，主任医师，研究方向：呼吸疾病的临床与基础研究；张海涛（1970—"），男，汉族，广西钦州人，博士，教授，研究方向：生物化学与分子生物学教育教学、科研工作。