61诺贝尔生理学或医学奖名人堂
1953:克雷布斯
汉斯·阿道夫·克雷布斯(Hans Adolf Krebs,1900.8.25-1981.11.22),英籍德裔生物化学家,对生命活动中营养物质转化和代谢最基础的东西进行研究,取得了里程碑式的成就。
克雷布斯像
克雷布斯出生于德国下萨克森州南部小城希尔德斯海姆的一个犹太家庭,他的父亲是一名耳鼻喉科的医生,总是鼓励儿子要高标准地做人做事。1918年,克雷布斯子承父业进入哥廷根大学学习医学,不久又转入弗莱堡大学学习医学,四年本科毕业后他并没有顺利成为一名医生,而是进入柏林大学附属第三医院参加了三年临床培训,一年后通过考核终于拿到了从医资格证。1925年,他获得了汉堡大学医学博士学位,后又赴柏林大学学习了一年化学。
1926年,克雷布斯遵从内心的呼唤,前往知名学者奥托·海因里希·瓦尔堡(1931年诺贝尔生理学或医学奖获得者)领导的柏林威廉皇家生物学研究所工作,这里聚集了众多有才气的科学家。在名师的指导下,克雷布斯的科研能力有了极大的提高,为他今后的研究工作打下了基础。
1930年,克雷布斯离开威廉皇家生物学研究所,开始了自己的独立研究之路。他利用沃伯格测压法等技术,对肿瘤相关蛋白降解代谢进行研究。1931年,他开始研究复杂的合成代谢过程,并于1932年描述了第一个生化循环路径——尿素循环。尿素是哺乳动物尿液的主要成分,有机体通过尿素循环将废弃的氨基酸分解成尿素,然后通过尿液排出体外。
克雷布斯在实验室里
1932年,克雷布斯进入弗莱堡大学医学院任教。然而好景不长,1933年他因犹太血统而受到纳粹种族主义政策的迫害,被迫离开德国前往英国剑桥大学,随后在谢菲尔德大学药学系获得了一个讲师职位。
自1933年移居英格兰后,他便将研究集中于氨基酸代谢,从分子水平阐述动物组织的谷氨酰胺代谢,其研究以谷氨酰胺异常代谢为起点。之后,他将注意力转移到谷氨酰胺水解产生谷氨酸与氨的过程。
1935年,克雷布斯发表文章阐述了谷氨酰胺代谢的重要酶学研究,如谷氨酰胺的合成是一个吸热反应,需要能量供应。同时,他鉴定了谷氨酰胺酶对谷氨酰胺的水解作用,且不同组织含有不同亚型的谷氨酰胺酶。此外,他还阐述了分布最广泛的“脑型”谷氨酰胺酶的基本调节特点,证实其受谷氨酸负反馈调节,而“肝型”谷氨酰胺酶则不受此调节。
上世纪30年代,生物化学有了很大的发展,但成果比较零散,没有阐述食物转化成能量的专门文献。蛋白质、脂类、碳水化合物被称为人体三大基本营养素,人体的生理活动大多需要它们提供能量支撑,当人体不停地进行活动的时候,三大营养素就会被消耗。那么,这些营养物质是如何在体内消耗、产生能量、循环的呢?
克雷布斯查阅了很多文献,看到的只是零散琐碎的报道,如:吃进消化道里的淀粉在胃肠的淀粉酶的作用下转化成为麦芽糖和葡萄糖、吸收到血液的葡萄糖可进入细胞、葡萄糖可以转化成一磷酸化葡萄糖、一磷酸化葡萄糖可以转化成一磷酸化果糖、一磷酸化果糖可以进一步磷酸化成为二磷酸化果糖、二磷酸果糖转变成磷酸二羟基丙酮和磷酸甘油醛,还可以在已知酶的作用下递次转化成丙酮酸、乳酸、草酰乙酸、三磷酸腺苷、二氧化碳和水……翻阅着这些零星杂乱的文章,他突然产生了一个念头,将这些零散的资料用心整理在一起,或许能够弄清楚体内食物的代谢过程。
克雷布斯(左一)与同事一起在实验室里的工作照
就这样,克雷布斯开始认真分析当时能收集到的各种生物化学研究成果,反复进行编排、整理,终于在1937年大致弄清了食物在体内产生一系列化学反应的基本顺序,其中只有一个环节还没有连接上。于是,他对这个断了链的环节进行了深入的研究,终于在1940年弄清楚这个断链中所缺的物质就是柠檬酸,有了柠檬酸整个食物的循环连就完整了,于是他将这个循环命名为“柠檬酸循环”(又名“三羧酸循环”,后来人们又将其叫作“克雷布斯循环”)。
柠檬酸循环揭示了生物体内糖经酵解途径变为三碳物质后,进一步氧化为二氧化碳和水的途径以及代谢能量的主要来源。这一循环与糖、蛋白质、脂肪的代谢有着密切关系,是生命将食物转化为能量的一个必不可少的步骤,即蛋白质、脂类和碳水化合物通过一系列的化学反应转化为用于维持生命的高能量化合物的过程。克雷布斯始终相信这个新陈代谢过程存在于所有生物体中,这就为所有的细胞功能建立了一个基本的理解。这一发现是克雷布斯许多令人瞩目的科学成就中最伟大的一项成就,被公认为代谢研究的里程碑。
1945年,克雷布斯任谢菲尔德大学生物化学教授。1947年,他被选为英国皇家学会会员。1953年,他与发现辅酶A的美国生化学家李普曼一起荣获诺贝尔生理学或医学奖。
1954年起,克雷布斯在牛津大学任生物化学教授并受聘为该校研究细胞代谢的医学研究中心主任,1958年受封为骑士,1967年退休。
克雷布斯一生获得欧美诸国14所大学的荣誉学位,还被选为美国、法国、荷兰等国家科学院的外籍院士。他的主要著作有《动物组织中的乙酰乙酸代谢》《哺乳动物肝中脲的合成》《三羧酸循环》《生物体内能量转化研究》《柠檬酸的代谢作用》《细胞代谢随笔》等。
西班牙邮资封,封图上的照片为1953年诺贝尔生理学或医学奖获得者、英籍德裔生物化学家克雷布斯的两张照片,照片上方介绍文字的两侧分别为诺贝尔奖章正面图案和英国国旗。
作者简介
王平,南京医科大学医学史研究中心客座教授,中华医学集邮研究会副会长。
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