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世界第一個人工合成的蛋白質

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世界第一個人工合成的蛋白質,在1965年,由中國多位科學家通力合作,經歷了多次失敗,終於在世界上第一次用人工方法合成具有生物活性的蛋白質——結晶牛胰島素。下面來看看世界第一個人工合成的蛋白質。

世界第一個人工合成的蛋白質1

世界上第一個人工合成的蛋白質在中國誕生,為探索生命的奧祕邁出關鍵性的一步

人和動物體內有一種由胰臟內細胞分泌出的激素叫胰島素,它具有降低血糖和調節體內糖類代謝物的功能。

1965年9月17日,世界上第一個人工合成的蛋白質――牛胰島素在中國誕生了。牛胰島素是由51個氨基酸組成的存在於牛的胰臟中。我國科學家歷經6年半不懈的努力,獲得了人工合成的牛胰島素結晶。

它是第一個與天然性能完全一樣的全合成的蛋白質。人工合成胰島素,首先要把氨基酸按照一定的順序連接起來,分別組成A鏈、B鏈,然後再把A、B兩條鏈連接在一起。這是一項複雜而艱鉅的工作。

世界第一個人工合成的蛋白質
  

經鑑定,人工合成的胰島素的結構、生物活性、物理化學性質、結晶形狀,都和天然的牛胰島素完全一樣,活力為87%,我國科學家在人工合成胰島素方面所取得的'成果,受到世界各國科學家的普遍讚揚。

人工牛胰島素的合成,標誌着人類在認識生命,探索生命奧祕的征途中,邁出了關鍵性的一步,其意義與影響是巨大的。

世界第一個人工合成的蛋白質2

1965年9月17日,以王應睞為首的中國科研團隊,完成了結晶牛胰島素的全合成。

經過嚴格鑑定,它的結構、生物活力、物理化學性質、結晶形狀都和天然的牛胰島素完全一樣。

鈕經義、龔嶽亭、鄒承魯、杜雨蒼、季愛雪、邢其毅、汪猷、徐傑誠、陸德培等9人為主要完成人。這是世界上第一個人工合成的蛋白質。

胰島素(insulin)是一種蛋白質類激素。它是人體內唯一能降低血糖的激素,也是唯一同時促進糖原、脂肪、蛋白質合成的激素。它的分子量較小而結構比較複雜,所以在蛋白質的結構與功能研究中佔有特殊地位。

1921年,加拿大外科醫生Frederick Grant Banting首次從狗的萎縮胰臟中提取了胰島素,並將初步純化的動物胰島素成功地應用於糖尿病患者。基於該項研究成果,Banting與Macleod獲得1923年諾貝爾醫學和生理學獎。胰島素的發現被認為是糖尿病研究史上的里程碑,它激發了各個相關領域科學家的興趣。

從胰腺中提取的胰島素經純化得到結晶後,英國科學家FrederickSanger從1945年起, 經過10年的研究,於1955年報道了牛胰島素的一級結構。因為他測定了生物體中第一個蛋白質的一級結構,而獲得了1958年諾貝爾化學獎。此後他又測定了豬、羊胰島素的一級結構。

世界第一個人工合成的蛋白質 第2張
  

胰島素是由A鏈和B鏈兩條肽鏈共51個氨基酸殘基組成的生物大分子。其種族差異,只在A 或B鏈中的個別氨基酸殘基有所不同。A鏈含有11種21個氨基酸殘基,N-端為Gly,C-端為Asn。A 鏈的6位和11位上的兩個Cys通過二硫鍵相連成環;B鏈含有16種30個氨基酸殘基,其N-端為Phe,C-端為Ala。A鏈和B鏈又通過兩對二硫鍵互相連接成胰島素分子。

1958年,我國科學家大膽提出了合成胰島素的課題。當時在國際上合成的最大多肽是促腎上腺皮質激素的十三肽片段。而胰島素是一個蛋白質,不僅分子量大而且結構非常複雜,分子中含有三對-S-S- 鍵。胰島素合成涉及有機合成、化學與生物分析、生物活性等方面。其工作量之大、難度之高是生物化學與有機化學領域中前所未有的。

在中國科學院上海生物化學研究所、上海有機化學研究所和北京大學化學系三個單位經過通力合作下,歷時6年,終於1965年9月得到了全合成的牛胰島素結晶。全合成實驗重複了四次均得到了牛胰島素結晶。

人工合成結晶牛胰島素是世界上第一個合成的蛋白質,是人類在探索生命奧祕的'征途中向前邁進的一大步。

人工合成結晶牛胰島素的成功,有力地證明了蛋白質的一級結構決定其高級結構的科學論斷。這是蛋白質合成和蛋白質結構與功能關係研究中的重大發現。

人工合成結晶牛胰島素的成功是我國在基礎理論研究中取得的重大成就,在國際上顯示了我國科學家的智慧和能力。Science雜誌評論我國胰島素的全合成的成就是在蛋白質合成領域中由量到質的轉變。

世界第一個人工合成的蛋白質3

早在19世紀初,人們已經認識的證明,一種物質的分子結構最直接的方法是在實驗室裏直接合成這種分子。19世紀中葉,科學家陸續用無機物合成了一些有機物,但是還不能夠合成蛋白質。

1886年,俄國一位科學家嘗試用氨基酸“裝配”蛋白質。他先將蛋白質分解,把得到的氨基酸放進試管裏,再加入一些促使蛋白質合成的物質。過一段時間後,試管裏出現了乳白色的沉澱,當時整個科學界轟動了。他們以為找到了人工合成蛋白質的方法。實際上這些沉澱物只是一些氨基酸分子隨意連接形成的許多肽。

在探索過程中,科學家認識到,想要快速準確的合成蛋白質,首先要弄清楚蛋白質中氨基酸的排列順序。比如一個由20種500個氨基酸組成的蛋白質。它的氨基酸排列順序就可能有20的500次方種。

也就是説,如果不清楚氨基酸的排列順序,可能需要連接20的50次方次。才有可能獲得所需要的蛋白質,後來英國科學家桑格經過十年的努力,終於在1953年測得了牛胰島素全部氨基酸的排列順序。

世界第一個人工合成的蛋白質 第3張
  

20世紀初,人們就發現胰島素能夠治療糖尿病,由於胰島素在牛羊等動物體內含量很少。人類不能從動物體內大量的提取胰島素,因此人們夢想着有一天用人工的方法來合成胰島素。

1965年中國科學院上海生物化學研究所,北京大學和中國科學院上海有機化學研究所的.鈕經義,龔躍亭,鄒承魯,杜雨蒼,季愛雪,邢其毅,徐傑誠等科學家通力合作,在經歷了多次失敗後,終於在世界上第一次用人工方法合成具有生物活性的蛋白質——結晶牛胰島素。

當時國際上最高的科研水平也只是合成油19個氨基酸組成的多肽。胰島素雖然是相對分子質量較小的蛋白質,但也是由17種51個氨基酸形成兩條肽鏈而組成的。

這項艱鉅的任務由北京和上海兩地的科研小組共同承擔。經過集體研究,科研人員決定先把天然胰島素的兩條鏈拆開。摸索出將兩條鏈合在一起的方法,然後再分別合成兩條鏈,最後將兩條等公鏈合成在一起。

經過六年零九個月的不懈努力,我國科學家終於在1965年完成了結晶牛胰島素的合成。更令人振奮的是,合成的胰島素具有與天然胰島素一樣的生物活性,中國科學家依靠集體的智慧和力量摘取了人工合成蛋白質的桂冠。