科学家的故事:桑格——胰岛素分子结构的探秘者

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胰腺是人体内的一个重要的器官,胰腺中含有胰岛A细胞和胰岛B细胞。这两种细胞对维持人休内的血糖平衡有着至关重要的作用。胰岛A细胞分泌胰高血糖素,它能升高人体内的血糖含量。而胰岛B细胞分泌胰岛素,它是机体内唯一降低血糖的激素,能促进全身组织细胞对葡萄糖的摄取和利用,因此,胰岛素有降低血糖的作用。当人体内的血糖含量过高时,就可能导致糖尿病。

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弗雷德里克·桑格

胰岛素是加拿大的医生班廷首先发现的,但是,当时的科学家们还不了解胰岛素的分子结构是怎样的。是英国的科学家桑格通过化学的方法弄清了胰岛素的化学结构。这项贡献为人工合成胰岛素打下了坚实的基础。

1918年8月13日,弗雷德里克·桑格出生于英格兰雷德考布的一个医生家庭,他的父亲是一名医生。他上学时,学习成绩一般,可父母并没有一味地要求他取得高分,而是给他提供了一个宽松的家庭环境。在父亲和哥哥的影响下,他对生物学产生浓厚的兴趣。他与哥哥经常起采集和制作动植物标本,阅读生物学方面的科普书藉。

从布莱恩斯滕高中毕业后,桑格进入了剑桥大学圣约翰学院,并于1939年从剑桥大学圣约翰学院毕业,获自然科学硕士学位。他本来的打算是专门研究医学的,后来他又对生物化学产生了浓厚的兴趣,当时在剑桥大学又刚好有些鼎鼎大名的生物化学先驱。所以在1940年,他进入剑桥大学学习生物化学,1943年,获得剑桥大学哲学博士学在20世纪初,科学家们就已经认识到蛋白质在生命中起着重要的作用,蛋白质是由许多氨基酸按照一定的顺序排列出来的一种复杂的生物大分子,蛋白质本质上是由氨基酸组成的链状物。打个简单的比方,如果把一个基酸比作是一个人的话,那么蛋白质就是一整排的人按照一定的顺序排妤的队列。胰岛素就是一种蛋白质,因此胰島素也是由许多氨基酸排成的从1945年开始,桑格开始研究胰岛素的分子结构。

要弄清楚胰岛素的结构就必须弄清楚胰岛素这种蛋白质内的各种氨基酸的排列顺序。桑格首先将这些氨基酸的长队给降解成一小段一小段的氨基酸片段。然后根据不同的氨基酸片段会有不同的性质,经过某种处理后,会产生特定的图案。桑格将这些特定的图案称为氨基酸片段的“指纹”。有了这些“指纹”就可以辨别氨基酸片段的排列顺序了。把所有的氮基酸片段的结构都弄清楚后,桑格又将这些小片段重新组合成为一条完整的长队进行分析,最终得到了完整的胰岛素结构。

根据桑格的实验证明,胰岛素是由两条氨基酸的长队组成的,桑格称它们为A链和B链。其中,A链是由21个氨基酸组成的长队,B链是由30个氨基酸组成的长队。后来又证实,其实人的胰岛素、猪的胰岛素和牛的胰岛素在结构上都是十分相像的,只有微小的不同。正是因为完成了胰岛素化学结构的测定,他获得了1958年的诺贝尔化学后来,桑格又与美国的分子生物学家伯格和吉尔伯特共同测定了第—噬菌体的核苷酸序列并荻得了成功。因为此项成就,他又获得了1980年的诺贝尔化学奖。因此他也成为能够两次摘取诺贝尔奖桂冠的少数科学家之一。

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