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人们为什么要人工合成蛋白质?

 铭文辉章 2021-01-23

一提蛋白质,也许有人误以为就是鸡蛋中的蛋白。蛋白固然是蛋白质中的一种,而蛋白质有岂止一种呢。

蛋白质的种类可多了!蛋白是蛋白质,蛋黄也是蛋白质。蚕丝是蛋白质,羊毛是蛋白质,鹿角是蛋白质,鱼鳞是蛋白质,鸟的羽毛以及人的头发,指甲,肌肉也是蛋白质。甚至连“酶”很多的激素以及天花,麻疹,流感病毒,也是蛋白质。在人体中,大约有几千种蛋白质。

生物体的最基本的单元——细胞,他的原生质的主要成分是蛋白质,就连细胞壁和细胞间的物质,主要也是蛋白质。

蛋白质被誉为“生命的基础”。有生命的的地方,就有蛋白质;有蛋白质(未解体)的的地方,就有生命!

蛋白质和核酸组成蛋白体,“恩格斯”曾深刻论述了蛋白质与生命现象之间不可分割的关系。他指出:“生命是蛋白体的存在方式。”“无论在什么地方,只要我们遇到生命,我们就发现生命是和某种蛋白体相联系的,而且无论在什么地方,只要我们遇到不处于体题过程中的蛋白体,我们也无例外地发现生命现象。”

既然蛋白质与生命现象之间有着如此密切的联系,那么,深入研究蛋白质,便可以揭开生命的奥秘。

生命,究竟是怎样产生的?世界万物,究竟是从哪里来的?对于这个“生命起源”的问题,千百年来,众说纷纭。基督教鼓吹一切生物(包括人类)是“上帝”在六天之内创造出来的。也有人认为地球上的生命不是起源于地球,却是从“天外飞来的一个细胞”,落到地球上而起源的。还有人认为生命是自然产生的,如中国古代有“天地合气,万物自生”的说法。

“恩格斯”则认为,地球上具有生命的有机体,是起源于“非生命物质”,但是,并不是“非生命物质”一下子变成了有生命的有机物,而是通过变成蛋白质,过度到生命体。因此,一旦人工以化学方法用“无机物”制造出蛋白质,将可以用事实来证明辩证“唯物主义”的生命起源学说。

“恩格斯” 在《自然辩证法》一书中,当论述了十九世纪的三大发明(能量转化,发现细胞和进化论)的重要意义后,指出:“有了这三个大发现,自然界的主要过程就得到了说明,就归结到自然的原因了。现在只剩下一件事还得去做:“说明生命是怎样从无机界中放生的。在科学发展的现阶段上,这就是要从无机物中制造蛋白质的来。”“恩格斯”还曾指出:“当化学产生蛋白质的时候······它要进入一个内容更丰富的领域,即是“有机生命的领域”。

正因为这样,用人工方法合成蛋白质,不仅具有重要的化学意义,而且具有重大的哲学意义。我国科学工作者正努力攻克人工合成蛋白质的科学堡垒,将不仅把化学的发展推进到一个新的阶段,而且将以事实来证明“恩格斯”的光辉预言。

为什么要人工合成胰岛素?

1965917日,中国科学院生物化学研究所沸腾了。这一天,人们终于获得一点儿雪白的结晶体——世界上首批用人工合成的结晶“牛胰岛素”!

这项科学成就,引起了国际科学界的重视。人们把人工合成“牛胰岛素”与我国成功“发射人造地球卫星,制成原子弹,氢弹 ”合称为中国的三大科学成果。

这一丁点雪白的结晶体,是怎么能与人造卫星,原子弹,氢弹相提并论呢?

这是因为人工合成胰岛素,是一项极其艰难的工作,许多新中国培养的青年科学家,在老教授,老科学家的帮助下,经过69个月的努力,才终于制成。它要经过近二百步合成工作,稍有一步差错,就前功尽弃。

这是因为人工合成胰岛素,具有重要的科学意义,标志着人类在揭开“生命之源”的历史中,迈出了关键的一步。

胰岛素是什么东西呢?原来,在人和动物的胰脏里,有一种形状像小岛似的细胞。它分泌出一种激素,叫胰岛素。这种激素很重要,它能促进体内碳水化合物诸如“糖类和淀粉”新陈代谢,并控制血液里糖的含量。如果缺少胰岛素,人体血液中的含糖量就会增加,是大量的糖分从尿液中排出,形成《糖尿病》。在医学上,胰岛素是治疗《糖尿病》的特效药。

为什么要人工合成胰岛素呢?因为胰岛素是一种蛋白质。当时,我国科学工作者们决心攻克人工合成蛋白质的堡垒,选择哪儿作突破点呢?要想合成蛋白质,必须知道蛋白质的分子结构。当时,唯一人们已知的蛋白质分子结构,就是“牛胰岛素”。

牛胰岛素与人胰岛素的分子结构极为相似,都是由51个氨基酸组成的,其中50个氨基酸的成分,顺序都相同,只是最后一个氨基酸不同。

牛胰岛素的分子是由两条链子组成的,一条叫A链”,一条叫做“B链”。A链由21个氨基酸组成,B链由30个氨基酸组成。两条链之间,由相对硫原子连在一起,A链中海油自己的一对硫原子。一个牛胰岛素分子,总共含有777个原子!

蛋白质是一种构造非常复杂的高分子化合物。塑料,合成纤维,合成橡胶之类,虽然也是高分子化合物。可是它们的分子和蛋白质分子相比,那可就简单得多了。例如:“聚氯乙烯分子”是由许许多多氯代乙基的基团“手拉着手”链接而成的。它之所以简单,是在于这些基团彼此都是一样的。正如你用线穿过许多红珠子一样,随便抓一一颗穿进去就行了。

可是,蛋白质是不一样的。蛋白质是由许多不同的氨基酸组成的,氨基酸有二十多,而每种氨基酸由是按照非常严格的次序排列的。这也和用线穿珠子一样,如果珠子的颜色繁多,有红的,黄的,蓝的,又有绿的,黑的,棕的,白的······总之是五光十色,各式各样,而穿的时候,各种颜色的珠子又必须按照严格的次序逐个穿进,如先穿一粒红色的,在穿两粒黄色的,再穿一粒白色的,然后穿四粒黑色的,两粒红色的,一粒绿色的······这自然比刚才光穿红色珠子的要困难得多。也正因为这样,人们制成了成千上万中塑料,纤维,橡胶产品,而在人工制造蛋白质的道路上,才迈出了第一步。

在合成牛胰岛素时,每加上一粒“珠子”——氨基酸常常就要经过好几步化学反应。是所以前面谈到,人工合成蛋白质是需要经过二百步合成工序,期间错一步都不行。

正是因为这样,那一丁点儿白色结晶体的延生,就引起了世界的轰动。

1971年,我国科学工作者测定了分辨率为《2.5A》的猪胰岛素分子的立体结构。这样,便使我国在生物高分子的晶体结构分析方面,跃入了世界先进行列。

近年来,我国科学家们还抽提,结晶了鸡,乌风蛇和鲢鱼的胰岛素。另外,还合成了二十九肽的结晶胰高血糖素,在合成蛋白质方面取得了一系列新成就。

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