61諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)名人堂
1953:克雷布斯
漢斯·阿道夫·克雷布斯(Hans Adolf Krebs,1900.8.25-1981.11.22),英籍德裔生物化學(xué)家,對(duì)生命活動(dòng)中營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和代謝最基礎(chǔ)的東西進(jìn)行研究,取得了里程碑式的成就。
克雷布斯像
克雷布斯出生于德國下薩克森州南部小城希爾德斯海姆的一個(gè)猶太家庭,他的父親是一名耳鼻喉科的醫(yī)生,總是鼓勵(lì)兒子要高標(biāo)準(zhǔn)地做人做事。1918年,克雷布斯子承父業(yè)進(jìn)入哥廷根大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué),不久又轉(zhuǎn)入弗萊堡大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué),四年本科畢業(yè)后他并沒有順利成為一名醫(yī)生,而是進(jìn)入柏林大學(xué)附屬第三醫(yī)院參加了三年臨床培訓(xùn),一年后通過考核終于拿到了從醫(yī)資格證。1925年,他獲得了漢堡大學(xué)醫(yī)學(xué)博士學(xué)位,后又赴柏林大學(xué)學(xué)習(xí)了一年化學(xué)。
1926年,克雷布斯遵從內(nèi)心的呼喚,前往知名學(xué)者奧托·海因里希·瓦爾堡(1931年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者)領(lǐng)導(dǎo)的柏林威廉皇家生物學(xué)研究所工作,這里聚集了眾多有才氣的科學(xué)家。在名師的指導(dǎo)下,克雷布斯的科研能力有了極大的提高,為他今后的研究工作打下了基礎(chǔ)。
1930年,克雷布斯離開威廉皇家生物學(xué)研究所,開始了自己的獨(dú)立研究之路。他利用沃伯格測(cè)壓法等技術(shù),對(duì)腫瘤相關(guān)蛋白降解代謝進(jìn)行研究。1931年,他開始研究復(fù)雜的合成代謝過程,并于1932年描述了第一個(gè)生化循環(huán)路徑——尿素循環(huán)。尿素是哺乳動(dòng)物尿液的主要成分,有機(jī)體通過尿素循環(huán)將廢棄的氨基酸分解成尿素,然后通過尿液排出體外。
克雷布斯在實(shí)驗(yàn)室里
1932年,克雷布斯進(jìn)入弗萊堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院任教。然而好景不長,1933年他因猶太血統(tǒng)而受到納粹種族主義政策的迫害,被迫離開德國前往英國劍橋大學(xué),隨后在謝菲爾德大學(xué)藥學(xué)系獲得了一個(gè)講師職位。
自1933年移居英格蘭后,他便將研究集中于氨基酸代謝,從分子水平闡述動(dòng)物組織的谷氨酰胺代謝,其研究以谷氨酰胺異常代謝為起點(diǎn)。之后,他將注意力轉(zhuǎn)移到谷氨酰胺水解產(chǎn)生谷氨酸與氨的過程。
1935年,克雷布斯發(fā)表文章闡述了谷氨酰胺代謝的重要酶學(xué)研究,如谷氨酰胺的合成是一個(gè)吸熱反應(yīng),需要能量供應(yīng)。同時(shí),他鑒定了谷氨酰胺酶對(duì)谷氨酰胺的水解作用,且不同組織含有不同亞型的谷氨酰胺酶。此外,他還闡述了分布最廣泛的“腦型”谷氨酰胺酶的基本調(diào)節(jié)特點(diǎn),證實(shí)其受谷氨酸負(fù)反饋調(diào)節(jié),而“肝型”谷氨酰胺酶則不受此調(diào)節(jié)。
上世紀(jì)30年代,生物化學(xué)有了很大的發(fā)展,但成果比較零散,沒有闡述食物轉(zhuǎn)化成能量的專門文獻(xiàn)。蛋白質(zhì)、脂類、碳水化合物被稱為人體三大基本營養(yǎng)素,人體的生理活動(dòng)大多需要它們提供能量支撐,當(dāng)人體不停地進(jìn)行活動(dòng)的時(shí)候,三大營養(yǎng)素就會(huì)被消耗。那么,這些營養(yǎng)物質(zhì)是如何在體內(nèi)消耗、產(chǎn)生能量、循環(huán)的呢?
克雷布斯查閱了很多文獻(xiàn),看到的只是零散瑣碎的報(bào)道,如:吃進(jìn)消化道里的淀粉在胃腸的淀粉酶的作用下轉(zhuǎn)化成為麥芽糖和葡萄糖、吸收到血液的葡萄糖可進(jìn)入細(xì)胞、葡萄糖可以轉(zhuǎn)化成一磷酸化葡萄糖、一磷酸化葡萄糖可以轉(zhuǎn)化成一磷酸化果糖、一磷酸化果糖可以進(jìn)一步磷酸化成為二磷酸化果糖、二磷酸果糖轉(zhuǎn)變成磷酸二羥基丙酮和磷酸甘油醛,還可以在已知酶的作用下遞次轉(zhuǎn)化成丙酮酸、乳酸、草酰乙酸、三磷酸腺苷、二氧化碳和水……翻閱著這些零星雜亂的文章,他突然產(chǎn)生了一個(gè)念頭,將這些零散的資料用心整理在一起,或許能夠弄清楚體內(nèi)食物的代謝過程。
克雷布斯(左一)與同事一起在實(shí)驗(yàn)室里的工作照
就這樣,克雷布斯開始認(rèn)真分析當(dāng)時(shí)能收集到的各種生物化學(xué)研究成果,反復(fù)進(jìn)行編排、整理,終于在1937年大致弄清了食物在體內(nèi)產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng)的基本順序,其中只有一個(gè)環(huán)節(jié)還沒有連接上。于是,他對(duì)這個(gè)斷了鏈的環(huán)節(jié)進(jìn)行了深入的研究,終于在1940年弄清楚這個(gè)斷鏈中所缺的物質(zhì)就是檸檬酸,有了檸檬酸整個(gè)食物的循環(huán)連就完整了,于是他將這個(gè)循環(huán)命名為“檸檬酸循環(huán)”(又名“三羧酸循環(huán)”,后來人們又將其叫作“克雷布斯循環(huán)”)。
檸檬酸循環(huán)揭示了生物體內(nèi)糖經(jīng)酵解途徑變?yōu)槿嘉镔|(zhì)后,進(jìn)一步氧化為二氧化碳和水的途徑以及代謝能量的主要來源。這一循環(huán)與糖、蛋白質(zhì)、脂肪的代謝有著密切關(guān)系,是生命將食物轉(zhuǎn)化為能量的一個(gè)必不可少的步驟,即蛋白質(zhì)、脂類和碳水化合物通過一系列的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為用于維持生命的高能量化合物的過程??死撞妓故冀K相信這個(gè)新陳代謝過程存在于所有生物體中,這就為所有的細(xì)胞功能建立了一個(gè)基本的理解。這一發(fā)現(xiàn)是克雷布斯許多令人矚目的科學(xué)成就中最偉大的一項(xiàng)成就,被公認(rèn)為代謝研究的里程碑。
1945年,克雷布斯任謝菲爾德大學(xué)生物化學(xué)教授。1947年,他被選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1953年,他與發(fā)現(xiàn)輔酶A的美國生化學(xué)家李普曼一起榮獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
1954年起,克雷布斯在牛津大學(xué)任生物化學(xué)教授并受聘為該校研究細(xì)胞代謝的醫(yī)學(xué)研究中心主任,1958年受封為騎士,1967年退休。
克雷布斯一生獲得歐美諸國14所大學(xué)的榮譽(yù)學(xué)位,還被選為美國、法國、荷蘭等國家科學(xué)院的外籍院士。他的主要著作有《動(dòng)物組織中的乙酰乙酸代謝》《哺乳動(dòng)物肝中脲的合成》《三羧酸循環(huán)》《生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)化研究》《檸檬酸的代謝作用》《細(xì)胞代謝隨筆》等。
西班牙郵資封,封圖上的照片為1953年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者、英籍德裔生物化學(xué)家克雷布斯的兩張照片,照片上方介紹文字的兩側(cè)分別為諾貝爾獎(jiǎng)?wù)抡鎴D案和英國國旗。
作者簡(jiǎn)介
王平,南京醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)史研究中心客座教授,中華醫(yī)學(xué)集郵研究會(huì)副會(huì)長。
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