合成“胰岛素”
胰岛素制备
生物技术制药参考资料09级制药工程(1)班叶溢民090219011基因工程制备胰岛素一、胰岛素的定义胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。
二、目前临床使用的胰岛素来源1、动物胰岛素:从猪和牛的胰腺中提取,两者药效相同,但与人胰岛素相比,猪胰岛素中有1个氨基酸不同,牛胰岛素中有3个氨基酸不同,因而易产生抗体。
2、半合成人胰岛素:将猪胰岛素第30位丙氨酸,置换成与人胰岛素相同的苏氨酸,即为半合成人胰岛素。
3、重组人胰岛素(现阶段临床最常使用的胰岛素):利用生物工程技术,获得的高纯度的生物合成人胰岛素,其氨基酸排列顺序及生物活性与人体本身的胰岛素完全相同。
三、目前,国际上生产医用重组人胰岛素(recombi—nant human insulin,rhI)的方法1、用基因工程大肠杆菌escherichia coli,E.CO一)分别发酵生产人胰岛素(human insulin,hi)的A、B链,然后经化学再氧化法,使两条链在一定条件下重新形成二硫键,得到hI。
这一方法缺点较多,目前已较少使用;2、用基因工程E.coli发酵生产人胰岛素原(hu—man peoinsulin,hPI),后经加工形成hI。
E.coli系统表达量高,但缺点是不利于表达hI这样的小蛋白,产物易降解,故常采用融和蛋白形式将hPI连接在一个较大的蛋白质后,表达产物需经过一系列复杂的后加工才能形成有活性的hi;3、通过基因工程酵母菌发酵生产hPI,经后加工形成hI。
酵母系统下游后加工比细菌表达系统简单,但缺点是生产慢,生产周期长,且重组蛋白分泌量少(1~50 mg/L),产量低。
因此,虽然rhI投放市场已久,但人们一直在努力寻求和探索更加有效的表达系统和高效的表达策略I2 J,尤其是对E.CO一尻表达系统的研究更是越来越深入,用E.coli系统表达hPI的策略也越来越多。
另一方面,在胰岛素的基因工程生产中,下游处理非常复杂,复杂的下游处理极大地降低了胰岛素的最终收率。
【高中生物】“胰岛素”知识梳理
【高中生物】“胰岛素”知识梳理一、知识体系二、知识解析(一)胰岛素的结构:胰岛素是由51个氨基酸组成的蛋白质,含有2条肽链,氨基酸的连接方式是脱水缩合,这其间要失去49分子的水,形成49个肽键;胰岛素分子中至少含有2个-COOH和2个-NH2;若一个氨基酸的平均分子量是128,那么胰岛素的分子量大约是5646。
(二)胰岛素的合成及分泌:1.胰岛素是分泌蛋白,其合成是在胰岛B细胞中的核糖体上进行的,与其合成及分泌相关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体(注意掌握各细胞器所起的作用);其合成及分泌的途径是:核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→胞外;该物质出入细胞的方式为外排作用。
2.控制胰岛素合成的基因是真核细胞基因,其结构包括编码区和非编码区,非编码区对编码区的表达起调控作用,编码区包括内含子和外显子。
3.基因控制胰岛素的合成包括转录和翻译过程。
在控制胰岛素合成的基因中,至少含有306个脱氧核苷酸;该过程中约需要51个tRNA,mRNA中大约有153个核糖核苷酸、51个密码子。
4.人体内合成胰岛素所需要的原料-氨基酸的来源途径有:肠道吸收、自身蛋白质的分解、氨基转换作用(其它物质的转变)等。
(三)胰岛素的作用及异常:1.胰岛素的生理作用是:调节糖类代谢,降低血糖含量,促进血糖合成为糖元,抑制非糖物质转化为葡萄糖,从而使血糖含量降低。
在血糖平衡调节中,胰岛素的分泌会抑制胰高血糖素的分泌,这两种激素间的关系表现为拮抗作用;当人饥饿时,胰岛素的分泌量会减少。
2.如果一个人持续性高血糖和糖尿,可能的原因是肾功能发生障碍或患糖尿病。
如果是前者,原因是由于肾小管不能有效地将葡萄糖重吸收回血液,他的尿中就会出现葡萄糖,该吸收方式为主动运输;如果是后者,其病因是胰岛B细胞受损,导致胰岛素分泌量过少,从而促进肝糖元的分解,促进非糖物质的转化,使葡萄糖进入组织细胞和在细胞内氧化利用发生障碍,从而导致血糖含量高于160~180mg/dL。
基因工程制胰岛素
2022/1/3
17
一、获取外源目的基因片段
2.2.1 寡聚(dT)纤维素柱纯化mRNA
(2)操作步骤:
① 将0.5-1.0g寡聚(dT)纤维悬浮于0.1M的NaOH溶液中。
② 用DEPC处理的1ml 注射器或适当的细管,将寡聚(dT)纤维素装柱0.5-1ml,用 3倍柱床体积的DEPCH2O洗柱。
向离心管加入DNA模板、引物、耐热的 DNA聚合酶、PCR缓冲液( 500mm01/L KCl;100mmol/L Tris一HCl(pH8.4), 150mmol/L MgCl2,lmg/m1明胶)、 5mmo1/L dNTP贮备液,然后加热至93℃ 左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR 扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链, 以便它与引物结合,为下轮反应作准备
2.提取RNA,分离RNA
2.1 总RNA的提取
2.2 mRNA的纯化
2.3 mRNA的保存
2022/1/3
12
一、获取外源目的基因片段
2.1 总RNA的提取
总RNA的抽提方法有多种,TRIzol试剂是使用组广 泛的RNA抽提试剂,主要由苯酚和异硫氰酸胍组成, 可以迅速破坏细胞结构,使存在于细胞质及核内的 RNA释放出来,并使核糖体蛋白与RNA分子分离。苯 酚虽可有效地变性蛋白质,但不能完全抑制RNA酶活 性,因此TRIzol中还加入了8-羟基喹啉、异硫氰酸胍、 β-巯基乙醇等来抑制内源和外源RNase(RNA酶)。 TRIzol是从细胞和组织中提取总RNA的即用型试剂, 在样品裂解或匀浆过程中,TRIzol能保持RNA完整性。 提 取 RNA 时 , 首 先 用 液 氮 研 磨 材 料 , 匀 浆 , 加 入 TRIzol试剂,进一步破碎细胞并溶解细胞成分。然后加 入氯仿抽提,离心,分离水相和有机相,收集含有 RNA 的 水 相 , 通 过 异 丙 醇 沉 淀 , 可 获 得 比 较 纯 的 总 RNA,用于下一步mRNA的纯化。
简述合成胰岛素的过程
简述合成胰岛素的过程胰岛素是一种重要的激素,用于调节血糖水平。
合成胰岛素的过程是通过基因工程技术,将胰岛素基因导入到细菌或其他生物体中,使其能够大量生产胰岛素。
下面将以简述的方式介绍合成胰岛素的过程。
第一步:基因克隆需要从人体胰腺或其他来源获得胰岛素基因。
胰岛素基因是一个由A、B、C和D四个多肽链组成的复杂基因。
利用酶切和连接技术,将胰岛素基因插入到载体DNA上。
载体DNA是一个能够在细菌中复制的DNA分子,常用的载体有质粒等。
第二步:转化细菌将带有胰岛素基因的载体DNA导入到细菌中,通过加热冷却或电击等方法,使细菌能够吸收和稳定胰岛素基因。
这样,细菌就成为了胰岛素基因的宿主,可以通过复制和传递胰岛素基因。
第三步:培养细菌将转化后的细菌培养在含有适当营养物质的培养基中。
培养基中含有大量的葡萄糖等碳源,细菌可以利用葡萄糖产生能量和合成胰岛素。
第四步:表达胰岛素在培养的过程中,细菌会合成和分泌胰岛素。
胰岛素是一种多肽链,需要经过一系列的加工和折叠才能形成完整的胰岛素分子。
第五步:纯化胰岛素将培养液中的细菌和其他杂质进行分离和纯化,得到纯净的胰岛素。
纯化的过程通常包括细菌的离心、蛋白质的沉淀和层析等步骤。
第六步:结晶和制剂经过纯化的胰岛素可以通过结晶等方法得到固体形式,并进行进一步的制剂。
制剂的过程包括胰岛素的配方、过滤、灭菌和包装等步骤。
合成胰岛素的过程中,需要进行多个步骤才能得到纯净的胰岛素。
这些步骤包括基因克隆、转化细菌、培养细菌、表达胰岛素、纯化胰岛素以及结晶和制剂等过程。
通过这些步骤,可以大量生产胰岛素,用于临床治疗糖尿病等相关疾病。
胰岛素合成工艺流程介绍
胰岛素合成工艺流程介绍下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. l hope that after you downloadthem,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified afterdownloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!胰岛素合成工艺流程:①菌种活化:从菌种库选取合适的工程菌,进行活化处理,准备发酵。
②扩大培养:在种子罐中对活化菌种进行初步及进一步扩大培养,直至对数生长期。
③发酵生产:将培养好的菌种转入发酵罐,分阶段控制发酵条件,如溶氧、pH值及营养补给,诱导胰岛素表达。
④收获与破碎:发酵结束后收获菌体,通过物理或化学方法将其破碎,释放胞内产物。
⑤提取纯化:利用层析技术(如离子交换、凝胶过滤等)逐步纯化破碎液中的胰岛素初品。
⑥酶切与改构:对提取的胰岛素前体进行特定酶切,去除额外肽段,必要时通过化学方法修饰,形成活性胰岛素。
⑦浓缩与结晶:通过超滤、透析等手段浓缩纯化后的胰岛素溶液,并通过控制条件使其结晶。
⑧无菌过滤与灌装:对胰岛素晶体溶解,经过无菌过滤确保产品无菌,然后灌装进入无菌容器中。
⑨冷冻干燥:对灌装好的溶液进行冷冻干燥处理,制备成易于储存和运输的胰岛素冻干粉。
⑩质量检测与包装:对成品进行严格的质量控制检测,包括纯度、生物活性及安全性检验,合格后进行最终包装。
人工合成牛胰岛素是在哪一年
人工合成牛胰岛素1965年9月17日,中国科学家首次用人工方法合成了结晶牛胰岛素,标志着人类在探索生命的征程中迈出了关键性的一步,开启了人工合成蛋白质的时代。
合成胰岛素难题在生活中,我们常常听说,有些糖尿病患者需要注射胰岛素,这是因为胰脏分泌的胰岛素具有降血糖和调节体内糖代谢的功能。
1889年,德国的敏柯夫斯基首次发现了胰脏和糖尿病的关联,后来,有很多科学家对胰脏展开了研究,想弄清楚胰脏分泌的神秘物质到底是什么。
30多年后,加拿大医生班廷给出了答案,他于1921年首次成功提取胰岛素,并成功地应用于临床治疗,获得了1923年诺贝尔生理学或医学奖。
接下来,科学家面临的问题是能否人工合成胰岛素。
胰岛素是一种蛋白质,蛋白质是生物体的主要功能物质。
从微观层面看,蛋白质是由氨基酸组成的,想要人工合成胰岛素必须知道它的氨基酸序列。
20 世纪50 年代,英国化学家桑格阐明了胰岛素分子的氨基酸序列,获得了1958年诺贝尔化学奖。
但是,合成具有生物活性的蛋白质的难度非常大,很多国际上的权威认为,人工合成胰岛素短时间内很难做到。
不可能完成的任务1956年,中央政府提出了1956~1967年的《12年科技发展远景规划》,同年,周恩来总理也提出:向科学进军。
当时,社会各界民众以极大的热情投入到了祖国的建设中,科学家们也受到了极大鼓舞。
1958年8月,中国科学院上海生物化学研究所的科研人员提出研究人工合成牛胰岛素。
1959年,该项目获得了国家重大科学技术项目立项。
20世纪50年代,人工合成蛋白质是生物化学界绝对的前沿和热点,然而中国的科学家所处的环境极其困难。
这一难度奇高、国际上还从未有人开始研究的基础科学项目,起初设定的完成期限为20年,然而,参与项目的科学家决定把日期缩短为5年,他们希望用实力证明中国人的科研能力。
当时,中国科学家在蛋白质合成方面的经验非常少,一切都是从零开始。
时任中国科学院生物化学研究所所长的王应睐曾留学英国剑桥大学,是著名的生物化学家,在他的努力下,邹承鲁、曹天钦、钮经义等杰出人才加入了此次研究。
中国合成牛胰岛素为何没获诺贝尔奖?.docx
中国合成牛胰岛素为何没获诺贝尔奖?“中国人民从此站起来了”至今60年的辉煌历程里,在科技上唯一有可能获得诺贝尔奖的成果,是1965年上海的生物化学家们在世界上首次合成了牛胰岛素。
近年来还有一种说法很流行:因为诺贝尔奖只对个人,而当时中国政府强调是“集体智慧的结晶”,因此与诺贝尔奖失之交臂,事情果真如此吗?牛胰岛素其实就是一种蛋白质。
在研究生命物质的初期,化学家们注意到有一大类行为很特别的物质——加热后这些物质会从液态变为固态,但不发生可逆行为。
常见的就是鸡蛋清。
1777年,法国化学家马凯尔称它们为“蛋白性物质”。
1839年,荷兰化学家莫尔德正式称它们为“蛋白质”。
自1820年后,化学家们通过不断努力,发现蛋白质分子是由不同的氨基酸分子以不同的排列方式组成的。
常见的氨基酸有20种左右。
这些不同的氨基酸是如何组成蛋白质的呢?1945年,英国生物化学家桑格尔对这个问题着手进行了研究。
直到1953年,他终于成功宣布破译了胰岛素的结构。
这是第一次弄清楚一种重要的蛋白质分子的全部结构。
此后,生物化学家们用桑格尔的方法分析了一个又一个蛋白质分子的结构。
搞清楚了组成蛋白质的氨基酸的排列顺序,就有可能让氨基酸“各就各位”,合成蛋白质分子。
1953年,人工合成了第一个8个氨基酸的小蛋白质——催产素。
此后,生物化学家们在蛋白质的合成上攻克了一个个难关。
1965年,中国的生物化学家们首次合成了51个氨基酸的牛胰岛素,同年,国外也合成了胰岛素。
1969年合成了124个氨基酸的核糖核酸酶,1970年,合成了188个氨基酸的人类生长激素。
如果把催产素、牛胰岛素等视为一种产品的话,正是由于知道了这些产品的“配方”,我们才有了制造这些产品的可能。
因此,那率先发现产品“配方”的人,当然才是诺贝尔奖理所当然的获得者。
事实也是这样,1958年,英国生物化学家桑格尔因为破译蛋白质分子结构的工作,获得了诺贝尔化学奖。
网址: 第 1 页,共 1 页。
胰岛素的合成、分泌和作用机制
胰岛素的合成、分泌和作用机制胰岛素是由胰岛B细胞所分泌的,具有重要代谢调节作用的肽类激素。
旱在19世纪末期,von Mering和Minkowski即指出,胰腺在抗糖尿病的作用中起重要作用。
1909年和1917年,de Mayer和Sir Edward Sharpey—Schaffer分别命名这种胰岛内调节血糖水平的激素为“胰岛素”。
直到20世纪20年代初期,加拿大人Banting、Best和Collip才真正分离出牛胰岛素,并稍后作为特效药应用于糖尿病患者。
随后,结晶胰岛素的获得,氨基酸顺序的阐明,具生物活性的胰岛素的合成,胰岛素检测方法的建立,对胰岛素生物合成途径及分泌机制的认识,胰岛素受体的发现,均成为人类对胰岛素本身及相关疾病认识的里程碑。
随着医学及相关科学的发展,特别是近年来分子生物学方法的广泛应用,人们对这个领域的认识突飞猛进,也推动了糖尿病学的迅速发展。
一、胰岛素的提取、纯化及结构特征1.胰岛素的提取、纯化和检测 早期,胰岛素是以乙醇或酸性乙醇溶液来抽提的,以这种方法抽提可使胰岛素从组织中溶解出来,并灭活蛋白酶。
这种方法仍为现代提取方法的基础。
在有机溶剂提取脂肪后.含胰岛素的酸性乙醇的抽提物可经盐析及等电点沉淀等分离,进一步作凝胶过滤,离子交换,高效液相色谱等纯化。
以前曾一度认为以锌结晶方法可有助于胰岛素的纯化,现认为反复结晶仍不能去除胰岛中的其他成分,如胰升糖素、胰岛素原、胰岛素样类似物及部分降解的胰岛素片段,而且部分动物的胰岛素不能与锌结合或产生结晶。
基因重组胰岛素的生物合成技术可得到不含其他激素的较纯净的胰岛素,但仍常含有其他来自宿主细菌或真菌的蛋白质污染,经凝胶过滤和离子亲和层析后,可得到纯度高于99%的胰岛素。
这种胰岛素对人的抗原性远小于来自动物的结晶胰岛素,不易产生抗体,更有利于糖尿病病情的控制。
血清胰岛素测定可用放射免疫法等,但在精确度和敏感性方面仍有一定的局限性。
用聚丙烯酰胺凝胶电泳和高效液相色谱可鉴定胰岛素的量及纯度,并区分开胰岛素和胰岛素原。
胰岛素的合成分泌和作用机制
胰岛素的合成分泌和作用机制胰岛素是由胰岛素细胞合成和分泌的一种激素,它在体内调节血糖水平的作用非常重要。
下面将详细介绍胰岛素的合成、分泌和作用机制。
胰岛素的合成主要发生在胰腺的胰岛素细胞内。
胰岛素由前体分子“前胰岛素”先后切割产生,前胰岛素包含有两个多肽链,即A链和B链。
切割合成过程由胰岛素钩端蛋白酶(PC SK)和异戊型胰岛素(C-Peptide)介导,最终形成活性胰岛素。
分泌机制胰岛素的分泌是由胰岛素细胞内的胰岛素颗粒调节的,分泌机制主要涉及到胰岛素合成后的储存、胰岛素颗粒的释放和调控三个过程。
1.储存:胰岛素合成后会被包裹在内质网上的囊泡内形成胰岛素颗粒,这些胰岛素颗粒会保持在胰岛素细胞内。
2.释放:胰岛素的释放是由一系列信号传导机制调控的。
当血液中的葡萄糖浓度升高时,葡萄糖进入胰岛素细胞,并被代谢为葡萄糖-6-磷酸。
这会导致细胞内ATP/ADP比值增加,细胞膜的K+通道被关闭,引起细胞内K+浓度增加,膜电位增加。
这导致细胞膜上钙离子通道开放,细胞内Ca2+浓度升高。
胰岛素颗粒内的胰岛素与Ca2+结合,胰岛素颗粒与细胞膜发生融合,胰岛素从胰岛素细胞内释放到外界。
3.调控:胰岛素的分泌受到多种调节因素的控制。
葡萄糖是最重要的调节因子之一,当血糖升高时,刺激胰岛素的合成和分泌;胰高糖素、肾上腺素和胰岛素样生长因子也会促进胰岛素的分泌。
另外,胰岛素的分泌也受到神经调节的影响,交感神经活动会抑制胰岛素的分泌,副交感神经活动则促进胰岛素的分泌。
作用机制胰岛素的主要作用是降低血糖浓度,它具有多种机制来实现这一作用。
1.促进葡萄糖的摄取:胰岛素会促进肌肉和脂肪细胞中的葡萄糖摄取。
胰岛素通过GLUT4蛋白的转位作用,将GLUT4蛋白从胞浆膜转位到细胞膜上,使细胞膜上的GLUT4蛋白数量增加,从而增加葡萄糖的摄取。
2.促进肝糖的合成和储存:胰岛素通过抑制肝葡萄糖酶的活性,降低肝糖的分解,从而促进肝糖的合成和储存,增加肝糖原的含量。
精蛋白生物合成人胰岛素注射液(诺和灵30R)的注射方法是什么
精蛋白生物合成人胰岛素注射液(诺和灵30R)的注射方法是什么
精蛋白生物合成人胰岛素注射液(诺和灵30R)主要的用法是皮下注射。
通常在大腿或腹壁做本品的皮下注射;如方便,也可在臀部或三角肌部
位做皮下注射。
从大腿皮下给药与注射在其他部位相比,其吸收过程
更加缓慢且稳定。
将皮肤捏起注射会减少误做肌肉注射的危险。
为防止脂肪萎缩,应在
注射区域内轮换注射部位。
本品绝不能用于静脉注射。
将胰岛素注射入皮下。
注射技巧请参照注射笔的使用说明。
注射后针
头应在皮下停留至少6秒钟,这样可以确保胰岛素完全注射入体内。
每次注射后都卸下针头,否则当温度变化时就会有药液从针头漏出,
同时空气会进入笔芯内形成气泡。
如果是混悬液产品,由于针头滴液,还可能导致笔芯内剩余药液的胰岛素浓度改变,影响血糖控制。
生物合成人胰岛素注射液
生物合成人胰岛素注射液【药品名称】通用名称:生物合成人胰岛素注射液英文名称:Biosynthetic Human Insulin Injection【成份】中性胰岛素【适应症】本品具有降血糖作用,适用于治疗糖尿病.本品可用于糖尿病患者的初起稳定化治疗,特别是用于糖尿病急症。
【用法用量】剂量因人而异,由医生根据患者的需要而定.用于糖尿病治疗的平均每日胰岛素需要量在每公斤体重0.5-1.0国际单位之间,有时会需要更多,因患者情况不同而有所不同. 糖尿病患者良好的代谢控制可以延缓糖尿病晚期并发症的发生和发展.因此,建议患者达到最理想的代谢控制,包括血糖监测. 老年患者治疗的主要目的是减轻症状和避免低血糖反应. 通常选取在腹壁做本品的皮下注射,也可在大腿、臀肌或三角肌区域做皮下注射. 从腹壁皮下给药比从其他注射部位给药吸收更快. 将皮肤捏起注射会减少误作肌肉注射的危险. 只有可溶性人胰岛素注射液可从静脉给药,而且必须由医务人员操作. 注射后针头必须在皮下停留至少6秒,保持注射推键完全压下直至针头从皮肤拔出,如此操作以保证注射正确的剂量及防止血液或其他体液回流至针头和胰岛素笔芯. 为防止脂肪萎缩,注射部位应在注射区域内轮换. 为防止传染疾病,本品只能由一人单独使用. 本品是短效胰岛素,常与其他中效或长效胰岛素联合使用. 注射后30分钟内必须近食有碳水化合物的正餐或加餐. 或遵医嘱.【不良反应】1.低血糖是胰岛素治疗经常发生的不良反应.低血糖的症状可以突然发生,包括冷汗、皮肤发冷苍白、神经紧张或震颤、焦虑、不同寻常的疲惫或衰弱、错乱、难以集中精力、瞌睡、过度饥饿、暂时的视觉改变、头痛、恶心和心悸.严重低血糖可能导致意识丧失及引起暂时的或永久的脑损伤或甚至死亡.2.开始胰岛素治疗时可能出现水肿和屈光异常.这些症状通常是暂时的.3.胰岛素治疗过程中可能出现局部过敏反应(注射部位红、肿和痒).这些反应通常是暂时的,在继续治疗的过程中会消失.4.全身性的过敏反应有可能偶有发生,这钟全身反应可能严重,可能引起全身性的皮疹、发痒、出汗、胃肠道不适、淋巴水肿、呼吸困难、心悸及血压降低.全身性过敏发应有可能危及生命.5.未在注射区域内轮换注射部位可导致注射部位的脂肪萎缩.【禁忌】低血糖对生物合成人胰岛素注射或本品任何成份过敏者.【注意事项】胰岛素注射剂量不足或治疗中断,会引起高血糖和糖尿病酮症酸中毒,特别是在1型糖尿病患者中.通常在大约数小时到数天内,高血糖的首发症状逐渐发生.症状有口渴、尿频、恶心、呕吐、瞌睡、皮肤发红干燥、口干、食欲不振、呼吸有丙酮味.1型糖尿病血糖过高未经治疗最终会导致糖尿病酮症酸中毒,这是有生命危险的情况.伴随疾病,特别是感染和发热通常应增加患者对胰岛素剂的需要量.肝、肾损害应减少胰岛素的需要量.如果患者增加体力运动或通常的饮食有所改变,必须调整胰岛素剂量患者用不同品牌和类型的胰岛素必须在严格的医疗监控下进行.以下的变化均需调整剂量:药物浓度、品牌(生产商)、类型(短效、中效、长效等)、种类(动物、人胰岛素类似物)、和/或生产工艺(基因重组、动物来源的胰岛素).患者使用本品,需要调整常用胰岛素剂量.如果需要调整剂量,则应在首次给药时进行,或者在开始治疗数周或数月内进行.少数从动物胰岛素转用本品,并发生过低血糖反应的患者报告使用人胰岛素时发生低血糖的先兆症状与使用动物胰岛素时的不同,或较不明显.血糖控制有显著改善的患者,如:接受胰岛素强化治疗的患者,他们的低血糖反应的先兆症状会有所改变,应给予相应的建议.由于会有使某些泵导管产生沉淀的危险,所以本品不要用于胰岛素泵作持续皮下胰岛素输注治疗(CSII)对驾驶和操纵机械能力的影响低血糖会影响患者集中精力及其反应能力.若患者不能集中精力或反应能力下降,有时会造成危险(如开车或操纵机器时).应提醒患者特别注意不要在驾驶时出现低血糖.这对于低血糖先兆症状减少或缺乏及反复发生低血糖的患者尤为重要.配伍禁忌一般来说,胰岛素只能加入到已知相容的化合物中.部分药物加到胰岛素溶液中可引起胰岛素的降解,如:含有硫醇和亚硝酸盐的药物.本品与输注液体混和时,数量不祥的胰岛素会被输注吸收.因此,建议输液时监测患者的血糖水平.【药物相互作用】已知一些药物会影响糖代谢。
“人工合成牛胰岛素”50周年
“人工合成牛胰岛素”50周年“人工合成牛胰岛素”,准确地说,应该是“人工全合成牛结晶胰岛素”。
1965年9月17日,我国科学家抢在美国和德国同行之前,首次人工合成了牛胰岛素。
这是世界上第一次用人工方法合成一种具有生物活性的蛋白质,这一成果也加速了世界范围内与胰岛素有关激素的研究和应用,促进了胰岛素作用原理和胰岛素晶体结构的研究,带动了生化试验与生化药物的发展,是中国基础研究领域中一项非常重要的研究成果,人们往往把它与“两弹一星”(导弹、原子弹、卫星)的成就相提并论。
这一项目于1982年获国家自然科学奖一等奖。
伴随着“大兵团作战”“与诺贝尔奖擦肩而过”这些吸引人眼球的传闻,很多人或多或少地知道“人工合成胰岛素”这件事。
50年弹指一挥。
让我们再回首,回眸那些激情与梦想一起燃烧的岁月……胰岛素的由来糖尿病是一种进展性的代谢性疾病,胰岛素是实现良好血糖控制的重要手段。
目前,我国约有30%的糖尿病患者在接受胰岛素治疗。
而在20世纪初,糖尿病的治疗仍没有突破性的进展。
1914年关于糖尿病的文献上有这样的描述:“医院里满是糖尿病患者,许多是儿童,他们会慢慢死去。
当时的疗法就是将他们送进医院,注射一些生理盐水。
”直到1921年,医生们还在用饥饿疗法来延长糖尿病患者的生命。
整个19世纪,巴甫洛夫等科学家先后确认,胰腺分泌物具有消化功能,胰腺除分泌消化酶还分泌某种跟糖尿病有关的“神秘物质”。
因为,切除了胰脏的小狗尿液会招来大量苍蝇(尿液含糖分),小狗“患”了糖尿病;但是胰腺分泌的消化酶能够“吃掉”(降解)其他的蛋白质,所以要提取那种“神秘物质”非常困难。
真正揭开血糖代谢之谜,寻找到有效治疗糖尿病方法的是加拿大外科医生弗雷德里克?班廷。
1920年班廷读到一份病例报告,一个患者的胰腺导管被结石堵塞之后分泌消化酶的消化腺萎缩了,可是胰岛细胞却依然存活良好。
他想到:如果把狗的胰脏导管用手术结扎,模仿结石阻塞的状况,等消化腺萎缩之后就可提取到那种“神秘物质”了。
基因工程制备胰岛素2
2、用基因工程 E.coli 发酵生产人胰岛素原(hu—man peoinsulin,hPI),后经加工形成 hI。
E. coli 系统表达量高,但缺点是不利于表达 hI 这样的小蛋白,产物易降解,故常采用融和蛋白 形式将 hPI 连接在一个较大的蛋白质后,表达产物需经过一系列复杂的后加工才能形成有活 性的 hi; 3 、通过基因工程酵母菌发酵生产 hPI ,经后加工形成 hI 。酵母系统下游后加工比细菌表 达系统简单,但缺点是生产慢,生产周期长,且重组蛋白分泌量少 (1 ~ 50 mg / L) ,产量低。 因此,虽然 rhI 投放市场已久,但人们一直在努力寻求和探索更加有效的表达系统和高效的 表达策略 I2 J ,尤其是对
中提取胰岛素基因,可使用限制性内切酶将目的基 因从原 DNA 中分离。主要有如下 4 种方法: ( 1 )鸟枪法:用一大堆限制性核酸内切酶对附近基因进行剪切,再提取所需要的。 至于如何筛选,用 DNA 分子杂交,即 DNA 探针 ( 2 )人工合成法:根据转录蛋白或者 mRNA 推导出基因序列,然后人( 4 ) PCR 扩增技术:用于大量生产该段基因片段,用于商业化运作 …… 2 、提取质粒:使用细胞工程 , 培养大肠杆菌,从大肠杆菌的细胞质中提取质粒,质粒为 环状。主要有如下 2 种方法: ( 1 )碱裂解法:此方法适用于小量质粒 DNA 的提取,提取的质粒 DNA 可直接用于 酶切、
E . CO 一尻表达系统的研究更是越来越深入,用 E . coli 系统表达 hPI 的策略也越来越多。另一方面,在胰岛素的基因工程生产中,下游处理非常复杂,复杂 的下游处理极大地降低了胰岛素的最终收率。 本研究围绕着提高重组目的蛋白表达量, 简化 下游处理过程等方面进行探索,建立了一套经过优化的高效完整的基因工程 E . coli 发酵表 达 (His)6 一 Arg — Arg 一人胰岛素原 [(His)6 一 Arg — Arg — human proinsulin , PPh — PI] ,后加工 成 hI 的制备工艺。 四、基因工程制备胰岛素 1 、提取目的基因:既从人的 DNA
化学合成胰岛素缺点
化学合成胰岛素缺点化学合成胰岛素的缺点胰岛素是一种重要的激素,对于调节血糖水平起着至关重要的作用。
然而,胰岛素的化学合成也存在一些缺点。
本文将就这些缺点展开讨论。
1. 成本高昂:化学合成胰岛素的成本较高。
合成胰岛素需要大量的原材料和设备,以及复杂的化学反应过程。
这些因素使得合成胰岛素的成本较高,从而增加了胰岛素的价格,使得部分患者难以负担。
2. 反应选择性差:化学合成胰岛素的过程中,往往需要进行多步的反应。
其中,选择性反应是指在复杂的反应体系中选择产生特定产物的反应。
然而,由于反应物较多且反应条件较为复杂,导致反应选择性较差,容易产生副产物。
3. 产率低:合成胰岛素的过程中,产率是衡量合成效果的重要指标之一。
然而,由于反应条件的限制,以及反应物与产物之间的竞争反应,使得合成胰岛素的产率较低。
低的产率会导致合成过程低效,增加了制备胰岛素的成本和时间。
4. 纯度不高:合成胰岛素的过程中,难免会产生一些杂质。
这些杂质会对胰岛素的效果产生影响,降低其纯度。
低纯度的胰岛素可能会引起不必要的副作用或减弱其治疗效果。
5. 不可逆性:化学合成胰岛素是一个不可逆的过程。
一旦合成完成,就无法再进行修饰或改变。
然而,随着医学研究的进展,对胰岛素的需求也在不断地变化。
化学合成胰岛素的不可逆性限制了其在满足新需求方面的灵活性。
6. 环境污染:化学合成胰岛素的过程中,需要使用大量的有机溶剂和催化剂。
这些化学物质在合成过程中可能会产生废弃物,对环境造成污染。
此外,合成胰岛素的工厂也需要消耗大量的能源,对环境产生负面影响。
化学合成胰岛素的确存在一些缺点。
成本高、反应选择性差、产率低、纯度不高、不可逆性和环境污染等问题限制了其在医学领域的应用。
随着科技的不断发展,希望能够有更加高效、低成本、高纯度的合成方法出现,以满足人们对胰岛素的需求。
胰岛素作用的分子机制及其生理生化特点
胰岛素作用的分子机制及其生理生化特点胰岛素作为人类体内一种非常重要的激素,起着调节血糖、胆固醇等多种生理过程的作用。
本文主要介绍胰岛素作用的分子机制及其生理生化特点。
一、胰岛素的来源及分泌机制胰岛素是由胰岛β细胞合成的一种肽激素。
β细胞的合成过程中需要一系列的前驱分子,包括胰岛素原(proinsulin),这个分子可以被胰岛素酶(insulinase)切割成两段:C肽和A-B连接的成熟胰岛素。
C肽在胰岛素分泌过程中有一定作用,但是C肽的主要作用是作为胰岛素和生长激素的抑制剂,同时也对神经系统的功能起到调节的作用。
一般而言,胰岛素的分泌受到多种因素的影响,包括食物、胆固醇等。
食物中的糖类和蛋白质,具有刺激胰岛β细胞分泌胰岛素的作用。
而葡萄糖是胰岛素主要的调节因子,当血液中的葡萄糖浓度升高时,胰岛β细胞会释放更多的胰岛素来调节血糖水平。
另外,胰高血糖素(glucagon)也能够刺激胰岛β细胞分泌胰岛素,但这个作用程度没有葡萄糖来的明显。
在分泌机制方面,胰岛素经过FAS-L(favorable for α-cell secretion of glucagon在α细胞负担下不存在)和GLP-1(glucagon-like peptide-1)的调节下,分泌出来后就会被迅速分解成小分子肽,这主要是由于胰岛素在被合成成分子时,其生物活性受到异构化和微量污染物的影响,所以胰岛素的血液半衰期非常短。
二、胰岛素作用的分子机制胰岛素的生物学效应分为四个主要方面:促进葡萄糖利用、抑制葡萄糖产生、促进脂肪合成和抑制脂肪分解。
首先,胰岛素能够增强组织对葡萄糖的吸收和利用,主要影响肌肉、脂肪和肝脏组织。
在肌肉组织中,胰岛素能够促进肌肉对血糖的摄取和利用,并将其转变为葡萄糖-6-磷酸(G-6-P)。
G-6-P转变为糖原或者和其他代谢产物同时生成三磷酸腺苷(ATP)。
在脂肪组织中,胰岛素促进了葡萄糖的利用,从而抑制了脂肪的分解和释放。
胰岛素的合成、分泌和作用机制
胰岛素的合成、分泌和作用机制胰岛素是由胰岛B细胞所分泌的,具有重要代谢调节作用的肽类激素。
旱在19世纪末期,von Mering和Minkowski即指出,胰腺在抗糖尿病的作用中起重要作用。
1909年和1917年,de Mayer和Sir Edward Sharpey—Schaffer分别命名这种胰岛内调节血糖水平的激素为“胰岛素”。
直到20世纪20年代初期,加拿大人Banting、Best和Collip才真正分离出牛胰岛素,并稍后作为特效药应用于糖尿病患者。
随后,结晶胰岛素的获得,氨基酸顺序的阐明,具生物活性的胰岛素的合成,胰岛素检测方法的建立,对胰岛素生物合成途径及分泌机制的认识,胰岛素受体的发现,均成为人类对胰岛素本身及相关疾病认识的里程碑。
随着医学及相关科学的发展,特别是近年来分子生物学方法的广泛应用,人们对这个领域的认识突飞猛进,也推动了糖尿病学的迅速发展。
一、胰岛素的提取、纯化及结构特征1.胰岛素的提取、纯化和检测早期,胰岛素是以乙醇或酸性乙醇溶液来抽提的,以这种方法抽提可使胰岛素从组织中溶解出来,并灭活蛋白酶。
这种方法仍为现代提取方法的基础。
在有机溶剂提取脂肪后.含胰岛素的酸性乙醇的抽提物可经盐析及等电点沉淀等分离,进一步作凝胶过滤,离子交换,高效液相色谱等纯化。
以前曾一度认为以锌结晶方法可有助于胰岛素的纯化,现认为反复结晶仍不能去除胰岛中的其他成分,如胰升糖素、胰岛素原、胰岛素样类似物及部分降解的胰岛素片段,而且部分动物的胰岛素不能与锌结合或产生结晶。
基因重组胰岛素的生物合成技术可得到不含其他激素的较纯净的胰岛素,但仍常含有其他来自宿主细菌或真菌的蛋白质污染,经凝胶过滤和离子亲和层析后,可得到纯度高于99%的胰岛素。
这种胰岛素对人的抗原性远小于来自动物的结晶胰岛素,不易产生抗体,更有利于糖尿病病情的控制。
血清胰岛素测定可用放射免疫法等,但在精确度和敏感性方面仍有一定的局限性。
用聚丙烯酰胺凝胶电泳和高效液相色谱可鉴定胰岛素的量及纯度,并区分开胰岛素和胰岛素原。
依柯胰岛素合成工艺
依柯胰岛素合成工艺胰岛素,这可是糖尿病患者的“生命小助手”啊。
而依柯胰岛素呢,它的合成工艺就像是一场神奇的魔法之旅。
我有个朋友,他叫小李,是个制药厂里的小技术员。
有一天,我们聊天的时候就聊到了依柯胰岛素。
他那眼睛啊,一下子就亮起来了,就像发现了宝藏似的。
他说:“你可不知道,依柯胰岛素的合成就像是精心打造一件稀世珍宝。
”这合成的第一步,就像是挑选最上等的食材来做一道绝世佳肴。
得先有合适的原料。
那些原料啊,都是经过严格筛选的,不是随随便便的化学物质就能拿来用的。
就好比我们盖房子,你总不能用烂木头、破砖头吧,原料的质量直接决定了最后依柯胰岛素的品质。
我就问小李:“那这原料咋个筛选法呢?”小李拍着我的肩膀说:“嘿,这可复杂喽。
要检测它们的纯度、稳定性,就像选参加奥运会的运动员,那得是万里挑一啊。
”接下来呢,就是反应环节。
这反应就像是一场热闹的舞会。
不同的化学物质在特定的条件下开始相互作用。
温度、酸碱度这些条件就像是舞会的音乐节奏。
如果温度太高或者太低,就好比音乐节奏乱了套,那这个反应就会出问题。
小李皱着眉头跟我说:“你知道吗?这温度的控制那得精确到小数点后好几位呢,就像走钢丝一样,差一点儿都不行。
”我听了,嘴巴张得老大,感叹道:“我的天呐,这么严格啊!”在合成的过程中,还得有各种设备来帮忙。
那些设备就像是一群忠诚的小助手。
有大型的反应釜,就像一个巨大的魔法锅,在里面进行着神奇的反应。
还有各种精密的检测仪器,它们就像一双双敏锐的眼睛,时刻盯着反应的进程。
我打趣地问小李:“这些小助手不会罢工吧?”小李哈哈笑着说:“那可不行,我们得像照顾小婴儿一样照顾它们,定期维护,确保它们时刻都处在最佳状态。
”然后就是提纯环节。
这就像是从沙子里淘出金子一样。
要把合成出来的依柯胰岛素从众多的杂质中分离出来。
这可不是个简单的活儿。
得采用各种高科技的方法,像是色谱法之类的。
小李跟我解释的时候,手在空中比划着:“你看啊,就像把一群混在一起的小动物按照种类分开,要特别细致才行。
人工合成牛胰岛素原理
人工合成牛胰岛素原理1. 胰岛素的重要性嘿,朋友们,咱们今天聊聊胰岛素!这可不是随便聊聊的事,因为胰岛素在我们身体里可是个超级英雄。
想想看,咱们吃饭后,血糖升高,这时候胰岛素就像白衣天使一样,迅速出动,把糖分搬到细胞里,供我们能量之用。
没有它,血糖就会像失控的小火车一样,狂飙而去,最终可就出大事了!糖尿病患者尤其需要它,没了胰岛素,简直就像鱼离了水,活不下去呀。
2. 人工合成的牛胰岛素2.1 背景故事那么,既然胰岛素这么重要,咱们怎么能保证它的供应呢?早在上世纪,医生们就发愁了,因为天然胰岛素来源有限,主要是从牛和猪的胰腺提取。
但是,提取的胰岛素不但量少,还容易引发过敏反应,患者可是吃了不少苦头。
于是,聪明的科学家们决定,咱们来试试人工合成,没想到这一试,竟然开创了新天地!2.2 合成的过程说到人工合成牛胰岛素,那可真是一门技术活!首先,科学家们从牛的胰岛素分子中提取出DNA的序列。
想象一下,就像是在拼图,拼出胰岛素的“蓝图”。
然后,他们把这个蓝图放进细菌的DNA里。
这就像把个超级食谱交给厨师,叫它按图索骥来做饭。
接下来,这些细菌就开始忙活了,开始像流水线上的工人一样,源源不断地制造胰岛素。
等到足够的胰岛素产生后,科学家们就可以把它提取出来,经过处理和纯化,变成咱们需要的药物。
整个过程就像是科学版的“大厨秀”,看似简单,实则需要满满的智慧和耐心。
3. 合成胰岛素的意义3.1 益处多多有了人工合成的牛胰岛素,真是给患者们带来了福音!首先,咱们的供应量稳了,哪里需要,哪里有,根本不愁。
其次,由于它是纯化过的,过敏反应大大减少,患者用药更加安心。
试想一下,能安全地控制血糖,生活质量那简直是蹭蹭上涨,幸福感爆棚啊。
3.2 科技的力量而且,人工合成的牛胰岛素不仅是对医疗领域的一次革命,更是科技发展的一个缩影。
随着技术的不断进步,咱们还可以开发出更先进的胰岛素,比如说长效型、短效型,甚至还有智能胰岛素。
这些可都是依靠科学家们的不懈努力,才得以实现的。
攀登科学高峰 探索生命奥秘—— 人工合成牛胰岛素
攀登科学高峰探索生命奥秘——人工合成牛胰岛素人工合成动机在人体的生命活动中有4种重要的分子: 糖类、脂类、蛋白质和核酸, 其中蛋白质有着自己独特的结构和功能, 它是组成人体细胞和组织的重要成分。
毫不夸张地说, 蛋白质是生命的物质基础。
如果能够实现蛋白质的人工合成, 这将是中国科学界的一项壮举。
合成具有生物活性蛋白质的难度在当时是显而易见的。
1958年, 人工合成的最长肽段就是促肾上腺皮质激素的一个片段。
因此, 有很多国际上的学术权威认为, 人工合成胰岛素在短时间内是不可能完成的事情。
1955年, 当桑格第一次阐明胰岛素化学结构的时候, 英国《自然》杂志甚至预言: “合成胰岛素将是遥远的事情。
”1958年8月, 中国科学院上海生物化学研究所(简称“生化所”)的科研人员在集体讨论中提出要进行人工合成蛋白质的想法, 这一想法很快得到了当时与会者的一致赞成。
当时正值新中国成立初期, 百废待兴, 科研工作者希望自己的工作能够为祖国作出贡献。
当时生化所的科研人员在讨论时提出了3个方面的研究课题, 一是关于肿瘤研究的; 二是关于放射生物学方面的; 三是基本理论研究课题。
对于第3个方面的问题, 有人主张做结构, 有人主张做蛋白质的合成, 最终蛋白质的合成这一课题得到与会人员广泛支持, 被确定了下来。
1959年, 这一项目也获得了国家重大科学技术项目立项。
确定合成方案在确定了研究的课题内容之后, 生化所就开始进行相关的筹备。
1958年秋, 生化所召开学术会议, 当时北京大学、复旦大学、上海有机化学研究所(简称“有机所”)等单位的工作人员都参加了此次会议。
生化所的曹天钦做了合成胰岛素的选题报告。
20世纪50年代末, 中国只有合成8肽的基础, 国际上也只能合成13肽。
而胰岛素共有两条链, 一条是21肽, 还有一条是30肽, 总共是51肽。
这在当时看来, 技术难度很大。
因此, 当时中国各个科研院所和大学必须通力合作才有可能实现这一实验上的重大突破。
1965年我国成功合成
1965年我国成功合成1965年9月17日,我国科学家成功合成结晶牛胰岛素,这也是世界上第一个人工合成的蛋白质。
时任中科院上海生化所研究员龚岳亭:能够证明胰岛素究竟是不是全部做成功的话,我们一定要做一个小白鼠的痉挛反应,那个小白鼠要痉挛的,要跳起来。
那(小白鼠)跳的时候呢,我们全部都跳起来了。
1956年初,党中央发出了“向科学进军”的号召,随后,新中国第一个中长期科技发展规划《1956-1967年科学技术发展远景规划》正式出炉。
1958年6月,中科院上海生物化学研究所的会议室里,在所长王应睐的主持下,九位科学家一起讨论所里下一步要研究的重大课题。
有人提出了一个大胆的设想——要“合成一个蛋白质”。
时任中科院上海生化所研究员陈常庆:蛋白质唯一知道结构的就是胰岛素,(英国科学家)桑格1955年测定了胰岛素结构。
1958年提出的题目,唯一的首选就是胰岛素一个东西,没有别的了。
1958年底,人工合成胰岛素项目被列入1959年国家科研计划,并获得国家机密研究计划代号“601”,也就是“60年代第一大任务”。
然而,在此之前,除了制造味精之外,我国还从未制造过任何形式的氨基酸,而氨基酸正是蛋白质合成的基本材料。
在如此极端困难的条件下,一切都要从零开始。
龚岳亭:当时我们氨基酸都没有,胰岛素有17种氨基酸,我们是赤手空拳起家,这17种氨基酸全由我们自己搞出来。
再有,有的试剂是非常毒的,我们当时因陋就简,在屋顶上面搭起一个棚,我们自己带了防毒面具去生产。
在科研基础十分薄弱、设备极其简陋的年代,历经七年的不懈攻关,这项凝聚着中科院生化所、有机所和北京大学三家单位百名科研人员心血的项目,终于获得成功。
时任中科院上海生化所研究员杜雨沧:9月17号那天早晨,我们那个时候在楼屋顶上,外面有一个平台,所有的照相机都在外面,成败在此一举啊!我们三个人共同地打开冰箱,把毛细管拿出来,对着光呢,假如是结晶的话可以看得见上面有闪光的东西。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
合成“胰岛素”人工合成牛胰岛素,既是国人的骄傲,同时也是国人的遗憾。
骄傲,这是“世界上第一次用人工方法合成的蛋白质”;遗憾,则是据说其曾与诺贝尔奖“擦肩而过”。
骄傲与遗憾之外,还有迷雾。
我们合成的“牛胰岛素”到底算不算“蛋白质”?抑或仅仅只是一种“多肽激素”?我们没有能够获得诺贝尔奖的真实原因究竟是什么?是特殊年代西方人对中国的偏见?还是申报时间太晚?抑或是最流行的说法——申报人数过多?如此种种,多年来均存在分歧。
•[诞生]特殊年代里历经曲折获得的不易成就•选题:与美、德科研小组同时独立提出这一课题1958年,中国与美国、德国的两个科研小组几乎同时在彼此隔绝的状态下独立提出了“胰岛素人工合成”的课题。
美国提出这一课题的是匹兹堡大学医学院生物化学系的副教授卡佐尼亚斯;德国提出这一课题的是联邦德国羊毛研究所的查恩教授。
国内最早提出这一课题的是中国科学院上海生物化学研究所,但在大跃进的热潮中,北大化学系、中国科学院上海有机化学研究所稍后也均提出了这一研究课题。
反映到成果中,则是最后正式发表的成功合成牛胰岛素的论文中,三者都在署名作者所属单位之中,至于研究过程中的协作单位,就更多了。
背景:1958年,没有不可征服的科学高峰人工合成蛋白质,在上世纪50年代一度被看作遥不可的事情,世界权威杂志《自然》即曾发表文章称“人工合成胰岛素还不是近期所能做到的”。
但1958年的中国人眼里,没有什么是不可征服的。
中国科学院生物化学研究所的一份档案——《“601“工作简报》,详细描述了项目上马的时代背景:“经过整风反右以及搞臭个人主义运动以后,无产阶级办科学的思想获得了胜利,集体主义的思想开始树立,全所的组织形式也相应地发生了重大的变革……开始了专家之间和青老之间的密切合作。
在[1958年夏天]全所群众重新讨论今后发展方向时,[高级研究人员们]提出了蛋白质人工合成作为重大的理论项目。
但是这个问题在刚开始提出时思想还不够解放,因此目标不明确,指标也不够跃进,只是一般地要求,在五年内合成有生物活力的蛋白质,至于具体合成哪一种蛋白质则迟迟不能肯定。
”“高级研究人员对于人工合成蛋白质虽然已由过去的不敢想转变为敢想,但是……又……认为短期内不易解决……又有人认为这项工作……在生化所做不合适……但是当这样一个大胆的想法一经提出后立即就受到了各方面,特别是领导的重视。
在上海和北京的几次科技展览会上,党中央和上海市委的许多负责同志对此表示极大的关怀,希望我们加速实现。
在所内,青年同志也极力促进,要求指标提前并确定具体合成对象。
”特殊的时代背景,成了这一项目上马的最大推力。
此外,恩格斯《自然辩证法》中的一段论述,也对此项目付诸实施起到了重要作用。
恩格斯认为“生命是蛋白体的存在方式”,并预言:“只要把蛋白质的成分弄清楚以后,化学家就能着手制造出蛋白质来。
”如果我们真能在刚发现蛋白质结构的时候就合成蛋白质,那就不仅能向世界展示社会主义制度在科学上的优越性,还能“给各种反马克思主义的伪科学一个致命的打击”。
初期:短暂的正常研究阶段人工合成胰岛素课题于1958年12月底正式启动。
由中国科学院生物化学研究所与中国科学院有机化学研究所、北京大学化学系有机教研室共同协作完成。
到1959年底,虽然未能像早期计划的那样完成胰岛素工作,但也已获得拆、合天然胰岛素等几项重要的成果。
这不但基本解决了合成工作大的路径问题,还给一些领导干部造成了该研究只剩了最后的技术活的印象。
高潮:混乱的大兵团作战1959年,政治气候的变化,给合成胰岛素的研究工作带来了猛烈的冲击——“大兵团作战”取代了传统的“专家小组作战”,成为科研的普遍模式。
最先发起大兵团作战合成胰岛素的是北京大学。
原来参与科研的老师被青年学生批评为搞“爬行主义”,搞科研“神秘论”等等。
300多“革命师生”涌入科研队伍,大批“连氨基酸符号毫不认识”的青年教员和学生,成了合成胰岛素研究的“尖兵”和“主力军”。
稍后,生化所等其他机构也相继展开了胰岛素合成的群众运动。
大兵团作战带来了两个大的负面影响:1、正常的科研程序被严重干扰。
许多人根本不管是不是产生化学反应,“把两端多肽倒在一起,就叫做合成一个新的多肽”,结果自然是进展“奇快”。
为了向国庆10周年献礼,各科研机构之间还存在着恶性竞争,为了抗衡北京,上海以复旦大学为基地,也拉起一条合成胰岛素的战线。
这种内部恶性竞争的结果啼笑皆非——据参与胰岛素合成研究的中国科学院上海生命科学研究所研究员杜雨苍回忆:“(复旦大学)敲锣打鼓去报喜。
结果使得我们生化所和科学院很紧张,就去访问他们那个组,查看工作进行得究竟怎么样。
他们拿出了‘纯结晶’的照片,但我们发现那只是盐的照片,根本不是胰岛素。
”2、对参与研究的人员造成了很大的身体伤害。
试验条件十分简陋,年轻学生没经验不太懂安全措施,老师们知道也不大敢讲,怕被说成是破坏革命群众工作积极性,接触的许多药物又有毒或易燃易爆,再加上疲劳作业,出了许多事故。
以北大化学系为例,即有数人被严重烧伤;约60个三年级学生因吸进过量光气而导致肺结核被迫休学。
苦撑:北大最少时只剩下两个科研人员1960年到1961年,整个中国都处于极为困难的时期,许多大大小小的工程都下了马。
胰岛素合成工程费了很多的人力、物力,带来了很大的损耗,却没有什么进展,所以一度曾想让这个项目也下马。
但周恩来、聂荣臻等中央领导,以及科学院和北大都不想放弃这项工作,最终还是坚持了下来。
但大兵团作战却一去不复返了:复旦大学完全退出;北大相关研究人员最少时只剩了两人;有机所、生化所等机构留下的研究人员也都寥寥。
攻关:各单位放弃内部竞争通力协作,终于结出硕果1963年下半年,国内经济形势开始明显好转,胰岛素研究的命运也随之转折。
当年8月,在聂荣臻的指示下,生化所、有机所、北京大学三个彼此竞争的单位重新协作了起来。
到1964年初,美国人发表了一个简报,称其已初步合成了胰岛素,只是活性还非常低。
这给北大的研究小组带来了很大的震动。
当时估计美国人距最终合成胰岛素还有约两年的时间,最后决定:放弃北京与上海的地域之争,让北大的研究小组和上海的研究小组合并,希望能抢在美国人之前把它合成出来。
没有了大兵团作战的干扰,也没有了互相保密的内部竞争,不足30人的研究团队,终于在1965年9月17日,获得了全合成的胰岛素结晶。
•[谜团]究竟因何与诺贝尔奖擦肩而过谜团一:合成的是不是蛋白质?曾参与合成牛胰岛素工作的中国科学院上海生命科学研究院研究员施溥涛在接受访谈时曾提到这样一个问题:“(人工合成牛胰岛素)作为最小的蛋白质,它比第一代有机分子要神秘一些。
但是,现在,我们在一些地方承认它是蛋白质,在另一些地方又根本不承认它是蛋白质。
……说它是多肽激素,因为它介于多肽激素和蛋白质二者之间。
不管怎么样,它是一种相当复杂的大分子,在当时情况下,人工用化学方法把它合成,这对人们的思想观念还是有相当大的促进。
这个还是可以说的。
”谜团二:是不是人工合成的第一个蛋白质?在不考虑谜团一的前提下,另一个疑问仍然悬在这项之不易的成果头顶,影响着它在国际科学界的地位。
那就是:人工合成牛胰岛素,究竟是不是人工合成的第一个蛋白质。
情况似乎有些复杂。
蛋白质和多肽之间其实并没有绝对的区别,把催产素列为多肽,而把胰岛素(其分子量为5733道尔顿)列为蛋白质,主要是一个人为的规定——我们把分子量超过5000道尔顿的多肽称为蛋白质。
催产素的合成曾经被授予了诺贝尔奖,胰岛素主要只是比催产素长点,比催产素分子量大点,它的合成只是一个与催产素的合成类似的工作。
进而言之,这一工作究竟有没有重要到可以再次获的诺贝尔奖的程度?谜团三:我们与国外,谁先合成?在我们报道合成胰岛素之前,美国和联邦德国都曾报道他们已完成了胰岛素的合成;在我们之后不久,他们又报道了自己新的合成成果。
虽然他们的文章中的数据没我们的扎实,他们得到的产物也不及我们纯,活性没我们高,而且从来都没得到过结晶,但要说是我们最早完成了胰岛素的合成,这还是有些勉强的。
事实上,各国几乎是在相同的时间完成了合成工作,虽然工作完成的好坏是有区别的,但在完成时间上确实难说谁先谁后。
谜团四:因何未得诺贝尔奖?A、广泛流传的几种解释都站不住脚人工合成牛胰岛素错失诺贝尔奖的原因,一直流传着多种解释。
归纳起来有这么几种:1、特殊时期,西方世界对中国的歧视。
2、申报时间太晚。
3、我们推荐的获奖者名单超出诺贝尔奖的名额限制。
第一种解释属于臆测,很难证实或者证伪,姑且不论;第二种解释属于不了解诺贝尔科学奖的筛选过程——成果的完成与获奖大多要间隔12年左右。
中国的申报时间上并不算晚。
第三种解释则是不了解历史——最后我们只推荐了钮经义一人代表中国参加人工全合成研究工作的全体人员去申请诺贝尔奖。
B、与同类诺奖项目相比,我们是逊色的为什么最终没有能够获奖?我们不妨考察一下与牛胰岛素合成工作相关的那些获得了诺贝尔奖的项目:1923年,班丁(F.G.Banting)和麦克劳德(J.J.R.Mac.1eod)因为发现胰岛素和使用胰岛素治疗糖尿病而荣获了医学和生理学诺贝尔奖;1955年,维格纳奥德因为合成多肽激素催产素而获得诺贝尔化学奖;1958年,桑格因为分离和确定胰岛素的氨基酸组分的构成而荣获诺贝尔化学奖;1972年,安芬森(C.B.Anfinsen)等人因为发现氧化被还原的核糖核酸酶肽链能恢复活力而获得诺贝尔化学奖;1984年,梅里菲尔德(R.B.Merrifleld)因为发明固相合成方法而获得诺贝尔化学奖。
诺贝尔科学奖所针对的,主要是理论和实践上的那些重大突破。
班丁和麦克劳德的研究导致了糖尿病治疗的革命性进步,它的实用价值是如此之大,以至于在完成后只经过一年就荣获了诺贝尔奖,成为特例。
在实用价值上我们的牛胰岛素合成工作无法与班丁、麦克劳德的工作相提并论:我们成本太贵,在当时根本不具实用性,当时国际上给予的评价是:“中国人的成就没有经济上的重要意义。
”70年代我们的方法曾短暂地在基因科学里被采用,但又迅速被其他更廉价和便利的方法取代。
维格纳奥德毫无争议地在世界上第一次合成了多肽激素,他所采用的多肽合成方法一度成为多肽合成的传统方法;而我们“第一次合成蛋白质”本身是存在争议的,合成时主要也是沿用了维格纳奥德的方法,虽有创新,却并不关键。
桑格的蛋白质测序方法是整个蛋白质结构研究的基础,想知道蛋白质的结构,就必须用上它。
其理论价值之大,是我们所望尘莫及的。
梅里菲尔德在1963年首创的固相合成法,是化学合成史上的一个里程碑,用他的方法,“我们……(只需在)合成仪中加进所需的氨基酸和其他试剂,按下按钮,机器就自动工作,几天之后我们就能收到所要的肽段。
”我们在多肽合成方法方面的贡献显然没法与之相比。