1.胰岛素简介

胰岛素由A、B两个肽链组成。A链有11种21个氨基酸，B链有15种30个氨基酸，共26种51个氨基酸组成。其中A7(Cys)-B7（Cys）、A20（Cys）-B19（Cys）四个半胱氨酸中的巯基形成两个二硫键，使A、B两链连接起来。此外，A链中A6（Cys）与A11（Cys）之间也存在一个二硫键。

胰岛素药理作用：治疗糖尿病、消耗性疾病。促进血循环中葡萄糖进入肝细胞、肌细胞、脂肪细胞及其他组织细胞合成糖原使血糖降低，促进脂肪及蛋白质的合成。

胰岛素生理作用：胰岛素的主要生理作用是调节代谢过程。对糖代谢：促进组织细胞对葡萄糖的摄取和利用，促进糖原合成，抑制糖异生，使血糖降低；对脂肪代谢；促进脂肪酸合成 和脂肪贮存，减少脂肪分解；对蛋白质；促进氨基酸进入细胞，促进蛋白质合成的各个环节以增加蛋白质合成。总的作用是促进合成代谢。胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。

目前胰岛素来源有三种：动物胰岛素，半合成人胰岛素，重组人胰岛素。动物胰岛素：从猪和牛的胰腺中提取，两者药效相同，但和人胰岛素相比，猪胰岛素中有一个氨基酸不同，牛胰岛素中有三个氨基酸不同，因为容易产生抗体。半合成人胰岛素：将猪胰岛素第三十位丙氨酸置换成人胰岛素相同的苏氨酸，即半合成人胰岛素。重组人胰岛素：利用生物工程技术，获得高纯度的生物合成人胰岛素，七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。

2.毕赤酵母表达体系

酵母是子囊菌的亚群，通过出芽进行繁殖，所以又被称为出芽真菌。酵母为异养生长，喜欢酸性培养基（ph3.5-5.0），通常不形成菌丝体。酵母与人的基因有高速同源性，因此在代谢研究和调控研究中被广泛地作为简单模式系统。重组酵母也成为某些产品的重要产品菌，如胰岛素、干扰素和疫苗。

巴斯德毕赤酵母( P.pastoris) 表达系统是近年发展起来的一种高效表达外源蛋白的系统。毕赤酵母即拥有原核生物生长特性，操作简单，又具有真核细胞的翻译后加工特性。毕赤酵母可以以甲醇作为唯一碳源进行生长，甲醇可以诱导AOX基因的表达，AOX基因的启动子PAOX1受甲醇强烈诱导，产生乙醇氧化酶，作为甲醇代谢途径的第一个酶，它可以将甲醇氧化成甲醛和过氧化氢。利用同源重组的方式将外源蛋白基因插入在AOX基因前，就能将外源蛋白大量表达。和传统酿酒酵母相比，毕赤酵母拥有以下优势：（1）含有特有的强有力的AOX（醇氧化酶基因）启动子，用甲醇可严格地调控外源基因的表达；（2）培养成本低。毕赤酵母所用发酵培养基十分廉价，一般碳源为甘油或葡萄糖及甲醇，其余为无机盐；（3）菌株已与高密度发酵，外源蛋白表达量高；（4）产品易纯化，外源基因的表达产物即可存在于胞内，又可以通过其特有的信号肽α-因子分泌至胞外，该系统自身分泌蛋白非常少，有利于表达产物的纯化；（5）糖基化程度低，毕赤酵母加到外源蛋白每条侧链上的甘露糖残基平均为8-14个；（6）存在过氧化物酶体，表达的外源蛋白贮存在过氧化物酶体中，可免受蛋白酶降解和对细胞毒害作用。

2. 3.发酵方式

发酵方式主要有分批发酵、流加发酵、分批补料发酵三种。其中流加发酵和分批补料发酵能完成多个生物周期的微生物培养，而分批发酵只完成一个生物周期的微生物培养。分批发酵，有以下优势:对温度要求低工艺操作简单；比较容易解决杂菌污染和菌种退化问题；对营养的利用效率高，产物浓度也比连续发酵高。但也拥有一定缺点：人力物力消耗较大，生成效率低。流加发酵可以提高设备利用率，发酵数值稳定，便于自动控制，但是营养成分的利用率较差，产物浓度低，容易杂菌污染并且菌种易退化。分批补料发酵是介于前两者之间的一种发酵方式，以某种方式向发酵系统中补加一定物料，但并不连续向外排出发酵液，采用补料分批发酵可以解除底物抑制、产物反馈抑制和分解代谢物阻遏作用，减少菌体生长量，提高目标产物率，便于自动化控制，菌种也不宜污染和退化。但是对补料过程无菌要求较高。