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合成一个蛋白质---结晶牛胰岛素的人工全合成

中国科学技术馆 2021-06-25

  1956年《十二年科学规划》的制定让科学家们受到了极大鼓舞。1958 年 8 月,中国科学院上海生物化学研究所提出“合成一个蛋白质”的设想。随后“人工合成牛胰岛素”的课题确定下来并立项成功。

  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。来自中国科学院上海生物化学研究所、中国科学院上海有机化学研究所和北京大学化学系三个单位的科研人员紧密配合、协同作战,终于在1965年9月17日实现了结晶牛胰岛素的全合成。经过严格鉴定,它的结构、生物活力、物理化学性质、结晶形状都和天然的牛胰岛素完全一样。这是世界上第一个人工合成的蛋白质,为人类认识生命、揭开生命奥秘迈出了可喜的一大步。

  胰岛素结构有多复杂?

  胰岛素是一个典型的球状蛋白质。单体的胰岛素分子量接近6000道尔顿,由51个氨基酸残基构成,这些氨基酸残基按一定的顺序接成A、B两条链。A链有21个氨基酸残基,B链有30个氨基酸残基,两链之间通过2个二硫键相连,A链中另有1个二硫键的内部连接。这是胰岛素的一级结构。这些残基“排列成不同的花样,有的呈螺旋结构,较为紧密;有的呈β-转角,使肽链走向转折;有的处于较松散的状态,富于柔性”。这是胰岛素的二级结构。“进而肽链又按一定的方式折叠或卷曲成特殊形状的完整分子”,构成胰岛素的三级结构。单体的胰岛素分子在一定条件下还能由锌离子所络合而聚集成二体或六体,形成四级结构。

责任编辑:王超

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