胰岛素与诺贝尔奖
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1965年9月17日,以王应睐为首的中国科研团队,完成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。
钮经义、龚岳亭、邹承鲁、杜雨苍、季爱雪、邢其毅、汪猷、徐杰诚、陆德培等9人为主要完成人。
这是世界上第一个人工合成的蛋白质。
胰岛素(insulin)是一种蛋白质类激素。
它是人体内唯一能降低血糖的激素,也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。
它的分子量较小而结构比较复杂,所以在蛋白质的结构与功能研究中占有特殊地位。
1921年,加拿大外科医生Frederick Grant Banting首次从狗的萎缩胰脏中提取了胰岛素,并将初步纯化的动物胰岛素成功地应用于糖尿病患者。
基于该项研究成果,Banting与Macleod获得1923年诺贝尔医学和生理学奖。
胰岛素的发现被认为是糖尿病研究史上的里程碑,它激发了各个相关领域科学家的兴趣。
从胰腺中提取的胰岛素经纯化得到结晶后,英国科学家FrederickSanger 从1945年起, 经过10年的研究,于1955年报道了牛胰岛素的一级结构。
因为他测定了生物体中第一个蛋白质的一级结构,而获得了1958年诺贝尔化学奖。
此后他又测定了猪、羊胰岛素的一级结构。
牛胰岛素的一级结构胰岛素是由A链和B链两条肽链共51个氨基酸残基组成的生物大分子。
其种族差异,只在A 或B链中的个别氨基酸残基有所不同。
A链含有11种21个氨基酸残基,N-端为Gly,C-端为Asn。
A 链的6位和11位上的两个Cys通过二硫键相连成环;B链含有16种30个氨基酸残基,其N-端为Phe,C-端为Ala。
A 链和B链又通过两对二硫键互相连接成胰岛素分子。
1958年,我国科学家大胆提出了合成胰岛素的课题。
当时在国际上合成的最大多肽是促肾上腺皮质激素的十三肽片段。
而胰岛素是一个蛋白质,不仅分子量大而且结构非常复杂,分子中含有三对-S-S- 键。
1950~1959年度诺贝尔奖获奖名录1957年12月10日第五十七届诺贝尔奖颁发。
英国科学家托德因研究核苷酸和核苷酸辅酶获诺贝尔化学奖。
1958年12月10日第五十八届诺贝尔奖颁发。
英国科学家Sanger因确定胰岛素分子结构获诺贝尔化学奖。
美国科学家比德尔、塔特姆因对化学过程的遗传调节的研究、美国科学家莱德伯格因有关细菌的基因重组和遗传物质结构方面的发现而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。
1959年12月10日第五十九届诺贝尔奖颁发。
美国科学家奥乔亚、Kornberg因人工合成核酸,并发现其生理作用而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。
1962年12月10日第六十二届诺贝尔奖颁发。
英国科学家肯德鲁、佩鲁茨因研究蛋白质的分子结构获诺贝尔化学奖。
英国科学家Crick、威尔金斯、美国科学家Watson沃森因发现脱氧核糖核酸的分子结构而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。
1968年12月10日第六十八届诺贝尔奖颁发。
美国科学家Holley、Khorana、Nirenberg因解释遗传密码而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。
1970年12月10日第七十届诺贝尔奖颁发。
阿根廷科学家莱格伊尔因发现糖核甙酸及其在碳水化合物的生物合成中的作用获诺贝尔化学奖。
1971年12月10日第七十一届诺贝尔奖颁发。
加拿大科学家赫茨伯格因研究分子结构、美国科学家安芬森因研究核糖核酸梅的分子结构而共同获得诺贝尔化学奖。
英国科学家萨瑟兰因在分子水平上阐明激素的作用机理获诺贝尔生理学或医学奖。
1972年12月10日第七十二届诺贝尔奖颁发。
美国科学家穆尔、斯坦因因研究核糖核酸梅的分子结构而共同获得诺贝尔化学奖。
1974年12月10日第七十四届诺贝尔奖颁发。
美国科学家克劳德因研究细胞的结构和功能、比利时科学家德·迪夫因发现溶酶体、美国科学家帕拉德因发现核糖核蛋白质而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。
1978年12月10日第七十八届诺贝尔奖颁发。
瑞士科学家阿尔伯、美国科学家史密斯、内森斯因发现并应用脱氧核糖核酸的限制酶而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。
60年代中国三次拒绝诺贝尔奖:资产阶级的奖不要来源:搜狐社区收藏时间:07-11-26 13:22 跟帖:0条杨振宁三次向中国领导人提议:为胰岛素工作提名诺贝尔奖第一次:周恩来委婉拒绝第二次:江青说:“资产阶级的奖金,我们不要!”第三次:邓小平、聂荣臻、周培源等非常重视1966年12月24日,《人民日报》头版头条报道《我国在世界上第一次人工合成结晶胰岛素》。
这项成果一直是中国科学界的骄傲,它像“两弹一星”一样,证明了中国人在一穷二白的基础上,仍可在尖端科研领域与西方发达国家一决高下,甚至做出世界一流的成果。
许多人认为,这一次中国人与诺贝尔奖距离最近,简直可以用“擦肩而过”来形容。
对于未能获奖的原因,有各种各样的猜测。
弹指之间,40个年头过去了。
回眸当初,一些鲜为人知的故事渐渐浮出水面,一些以讹传讹的“事实”也开始得到澄清。
在国家科委的撮合下,1963年下半年,北京大学化学系和中科院有机所、生化所又开始重新酝酿合作。
为了避免上次的教训,他们约定:“不搞‘上海’的胰岛素,不搞‘北京’的胰岛素,不搞这个单位的胰岛素,不搞那个单位的胰岛素,不搞‘你的’胰岛素,不搞‘我的’胰岛素,联合起来,一心一意搞出‘中国’的胰岛素。
”1964年年初,在邢其毅教授的带领下,北京大学化学系的陆德培、李崇熙、施溥涛、季爱雪和叶蕴华等五位教师(后来又增添了研究生汤卡罗)奔赴上海,开始和有机所的汪猷、徐杰诚、张伟君、陈玲玲、钱瑞卿等不分彼此的协作。
他们共同负责胰岛素A链的合成。
而生化所方面,在钮经义、龚岳亭等人继续合成胰岛素B链的同时,拆、合小组仍在为提高重组活性而努力。
他们于1964年8月、1965年5月先后拿到了B链和A链。
1965年年中,当A链积累到100毫克(此时B链已积累到了5克)时,杜雨苍等人开始做全合成实验。
出人意料的是,注射了合成产物的小白鼠并没有因惊厥反应而跳起来。
对所剩不多的A链视如生命的有机所所长汪猷拒绝再提供A链,认为不是B链就是杜雨苍的结合方法有问题。
胰岛素和诺贝尔奖作者:孙书秀来源:《教育教学论坛·上旬》2011年第01期摘要:胰岛素是高中生物最常提到的一种激素,随着现代人们生活水平的提高,糖尿病患者越来越多,胰岛素这种唯一降低血糖的激素也愈来愈被人们所熟知。
但胰岛素和诺贝尔奖的关系知道的人并不太多,本文就此问题进行了详细介绍。
关键词:胰岛素;发现;诺贝尔奖一、胰岛素的发现和诺贝尔奖如今人们已不必因为患了糖尿病而胆战心惊,用胰岛素来对付糖尿病已是一般的医药常识,然而,在20世纪20年代以前,这种病给人们带来的却是灭顶之灾。
1889年,德国内科医生冯米伦用手术的方法切除了一只狗的胰腺——其目的是研究胰腺对小肠吸收脂肪的作用。
术后发现这只狗出现了排尿很多,且尿液还招来许多的苍蝇。
从此人们开始在胰腺上打主意。
他们将动物的胰腺以各种方式让糖尿病人去使用,但一点用处也没有。
明明知道治疗糖尿病的物质在胰腺的胰岛里,但就是制取不出来。
甚至有人迫不及待地给这种物质提前取了名字——胰岛素,其在“诞生”前11年就已经起好名字了。
胰岛素提取成功,最后属于加拿大人弗雷德里克·格兰特·班廷。
他看到一篇文章《胰岛与糖尿病的关系,特别是关于胰结石的病例》。
文中谈到:如果胆结石“误入”了胰岛管,把这道通往十二指肠的路给阻塞了,会出现胰腺的萎缩。
结扎了胰导管的动物虽胰腺萎缩了,但不患糖尿病。
班廷想:如果把这种胰腺中的提取物直接注射到糖尿病人体内,肯定会有效。
班廷把自己的想法告诉了他的老师,老师建议他去找当时很著名的麦克劳德,他是北美著名的胰脏生理和病理方面的专家,麦克劳德给班廷提供了实验室,并提供了10条狗,找了两个助手。
1921年5月中旬,实验开始了,班廷和他的助手给10条狗做了结扎胰导管的手术,其中7条狗死在手术台上,不得已只得自己去买了19只狗,经费少,未婚妻由于不理解他的工作离他而去,其中一个助手看实验成功无望退出了实验,19只狗由于各种原因已经死了14只,班廷在种种不利的条件下坚信自己的设想,查找原因。
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?“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。
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1965年,我国成功合成( ),成为世界上第一个人工合成蛋白质的国家。
对于胰岛素,现在大家都很熟悉,因为得糖尿病的人很多,治疗糖尿病的特效药,就是胰岛素。
而且,胰岛素应用已经很普及。
可在上个世纪五十年代,人工合成蛋白质,还是一座从未有人攀登上的科学高峰。
20世纪五十年代,蛋白质是世界生物化学领域研究的热点。
1958年,英国科学家桑格第一个确定了牛胰岛素的化学结构,因此获得诺贝尔化学奖。
不过,虽然牛胰岛素的结构清楚了,但是限于当时的科学技术条件,要想人工合成,还非常的困难。
另一位英国著名科学家在国际权威的《自然》杂志评论文章中预言:“人工合成胰岛素还有待于遥远的将来”。
在这种情况下,1958年8月刚刚成立的中国科学院上海生物化学研究所的科技人员提出研究“人工合成牛胰岛素”。
1959年,这个项目获得了国家重大科学技术项目立项,完成期限最初定为20年,但在那个特殊的年代,20年太久,国家要求进步的青年科学家决定把日期缩短为5年。
在当时中国科研条件相对落后的情况下,年轻的科学家们能做到吗?当时中国年轻的研究员们的方案是这样的:先把两条分子链分开,分别由不同的团队攻关,然后用不同的方式合成到一起。
中央确定的研究方法是大兵团作战,由中科院上海生物化学研究所、中科院上海有机化学研究所和北京大学生物系联合进行。
虽然参与研究的人员都知道这将是一场异常艰难的战斗,但是,当这些年轻的科学家真正投入到研究工作中的时候,他们才发现,困难远比想象的要大的多!1960年1月,在全国第一次生化学术会议上,邹承鲁所在小组的年轻科学家杜雨苍,代表全组在会议上发表了天然牛胰岛素拆合研究的研究成果。
这一研究成果一出,震惊了当时参会的所有人。
可惜的是,由于当时研究保密的需要,这个研究成果并没有在国际上发表。
因为没有公开发表,这个重要的研究成果第一次与诺贝尔奖失之交臂!由于大张旗鼓和三年自然灾害的影响,1960年新中国人工合成牛胰岛素的研究开始陷入困境。
班廷发现胰岛素的启示1923诺贝尔生理学或医学奖授予了加拿大著名医生班廷(1891-1941),他因首次发现胰岛素而获此殊荣。
在班廷的时代,糖尿病是一种不治之症,人们望而生畏,当时医生最先进的治疗方法,就是控制饮食。
成千上万的患者,为了延长生命时间,而不得不依靠残酷的慢性饥饿疗法来苟延残喘。
班廷非常了解病人的痛苦,下决心探索糖尿病的奥秘,查阅有关文献,资料和临床记录,反复进行研究。
约在这三十年前,人们曾怀疑胰腺与此病有关系,因为切除实验动物的胰腺后,便产生类似糖尿病的情况。
斯塔林和贝利斯提出激素的概念之后,推测胰腺产生一种激素,能控制人体内糖分子的代谢,是合乎逻辑的,此种激素分泌不足则造成糖的积聚而导致糖尿病。
当然胰腺的主要功能是分泌消化液。
然而,胰腺内散布有许多细胞团(称为"兰格罕氏岛",半个世纪前兰格罕氏首先给以描述的),这些细胞团与胰腺的其它部分不同,可能就是产生激素的地方。
但在当时这仅仅只是个猜测,因为人们无法找到合适的实验方法去验证这个猜想。
许多人都想试图从胰腺中提取胰岛素。
但所有分离胰岛素的尝试都失败了。
因为一将胰腺研碎,胰腺内的消化酶就将胰岛素分子(蛋白质)破坏。
某天夜里,班廷一直在思考医学文献上记载的糖尿病与胰脏的作用存在着某些关系的问题,久久不能入眠。
根据当时已有的知识,班廷了解到胰腺中的胰泡能够分泌出一种消化酵素(酶),它是人体中维持碳水化合物(糖份)正常代谢的物质:班廷还了解到胰脏内存在着一种被称为兰氏小岛的细胞,在糖尿病发作以后,这种细胞就会发生萎缩。
忽然,班廷回忆起曾看到一篇论文中记述如何结扎输送消化液至肠内的胰腺管时,就会引起胰腺退化。
这给了班廷以关键性的启发。
兰格罕氏岛(胰岛)不参与分泌消化液,所以它不退化。
假使除了胰岛外胰腺退化了,那么就除去了破坏胰岛素的消化酶,于是胰岛素仍将完整无损。
班廷在这些文献的启发下,好像悟出了一些道理:能不能将狗胰脏的导管扎住,使胰脏退化,这样可以使胰岛细胞不受消化液的影响,从而提取仍然健康的胰岛细胞,来使已经全部切除了胰脏而得糖尿病后行将死亡的狗活下去呢? 他立即在笔记本上记下了:“结扎狗胰管:6~8周待其退化;将剩余部分取出进行提取。