蛋白质是生命体的基本组成物质,蛋白质的结构决定其生物功能。为了充分认识蛋白质的生物功能,就必须对蛋白质的结构作进一步的研究。目前,肽链折叠成蛋白质结构层次的机制尚未认识清楚;而在蛋白质结构预测中,蛋白质二级结构预测是一个很值得研究的问题,它是氨基酸一级序列和三级结构之间的桥梁,二级结构预测为三级结构模型的构建建立了起始点。在过去的二十几年中,尽管科学家们已经提出了几十种预测蛋白质二级结构的方法,进展仍然十分缓慢。如果只利用单一序列的信息,迄今为止,预测成功率只有76%左右,这预测的精度远远不能满足正确推断蛋白质分子三维空间结构及功能的要求。本文的研究分三部分:一是考虑分形维数与蛋白质结构层次的关系,在最大流原理的基础之上,对肽链折叠成蛋白质空间结构的机制进行了数理推导,为研究蛋白质的生物功能和揭示生命的起源提供参考。不同的分形维数体现不同的拓扑结构,而分形维数又受环境影响因子a的影响,因此提出了环境影响因子a可以作为区分蛋白质结构的一个标准。二是蛋白质结构之间存在自相似性,将自相似性很强的自组织映射(SOM)网络用于蛋白质二级结构预测,其结果将二级结构预测精度提高了三个百分点,这将对蛋白质结构预测起到推动作用。三是蛋白质的空间结构决定了其生物学功能,而蛋白质的空间结构又受分形维数和环境影响因子a的制约,因此在预测蛋白质的生物功能时,从分形维数和环境影响因素两个方面,以生物进化的观点对其进行了阐述,这将对蛋白质分子病发机制的理解和药物分子设计起指导意义,以使蛋白质的生物功能朝着人类需求的方向发展。