Krebs，Hans Adolf（克雷布斯，1900～1981），英籍德裔生物化学家。1900年8月25日生于德国希尔德斯海姆，1981年10月22日卒于英国牛津。1925年在汉堡大学获医学博士学位。1926～1930年在柏林威廉皇家生物学研究所工作，1932年转入弗赖堡大学医学院任教。1933年在剑桥大学获得硕士学位后，便在霍普金斯手下从事研究。1935年转入谢菲尔德大学任药理学讲师，1945年任生物化学教授。1954年起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的主任，1967年退休。以后被聘为牛津大学临床医学系研究员。1932年，他与其同事共同发现了脲循环，阐明了人体内尿素生成的途径。1937年他发现了柠檬酸循环（又称三羧酸循环或克雷布斯循环）。这一发现被公认为代谢研究的里程碑。他于1947年被选为英国皇家学会会员。   

      1953年与美国生化学家F.A.李普曼一起荣获诺贝尔生理学／医学奖。1964年被选为美国科学院外籍院士。他曾获得欧美诸国14所大学的荣誉学位，还被选为法国、荷兰等许多国家科学院的外籍院士。他与英国H.L.科恩伯格合著的《生物体内的能量转化》一书风行一时。

       诺贝尔生理学／医学奖研究，三羧酸循环的发现与启示，医学与哲学，2012年1月第33卷第1A期总第444期，陈牧，刘锐，翁屹。

      新陈代谢是最基本的生命现象之一。生物通过新陈代谢获取所需要的营养和能量，维系生物体的生长、繁殖等生命活动。新陈代谢的物质基础是生物大分子的合成与分解，对生物大分子组成和代谢的研究是从19世纪开始的，属于生物化学研究的范畴，经过了诸多学科科学家的系统研究，历经坎坷才逐步发现糖代谢的循环途径。   

     20世纪初的生物化学研究从19世纪后半叶至20世纪初，有机化学学科蓬勃发展，德国化学家李比希( J ．yon Libig) 、本生( R．W ．Bunsen) 和埃米尔·费歇尔( Emil Hermann Fischer) 等一批顶尖的科学家在核酸、蛋白质以及碳水化合物等生物大分子的化学组成研究的基础上，建立了核酸、蛋白质和糖类的化学大分子结构模型，其中以李比希为首的科学家将现代实验手段引入科研中，创立了有机化学学科，对糖类、蛋白质和脂类这三种有机大分子进行实验研究，这也就是后来所说的李比希学派。

      由于当时德国有李比希等一批顶尖的化学学科学术带头人，同时拥有大量的学术成员，更为重要的是政府给予了充足的经费支持，使德国在有机化学研究领域处于当时世界领先的地位。这为日后生物化学的研究奠定了学科和物质基础[ 1] 。在有机化学以及生理学发展的基础上，生物化学逐渐成为一门独立的学科，其中生物大分子代谢的研究也正式拉开序幕。

      生物化学的早期研究是从生物代谢方面起步的。1897年，德国生化学家E．毕希纳发现酵母的乙醇发酵酶离开活体后仍然具有活性，巴切邪尔( E．Buchner) 随后发现酵母细胞的磨碎和压榨的汁液能发酵乙醇，所以把这种有生物功效的物质称之为酿酶。

      生物大分子的体外活性实验研究的建立有力地促进了大分子物质代谢研究的发展。酿酶发现后的几年之内，动植物的代谢过程成为当时科学界的研究焦点，由于存在相同的能源物质，动植物和微生物体内均存在相似的物质代谢过程。1907年，英国的霍普金斯( Hopkins) 和弗莱彻( Fletcher) 在《伦敦生理学) ) ( Journal of Physi ology  London) 上发表《哺乳动物肌肉中的乳酸》一文，发现肌肉收缩同乳酸生成有直接关系，也就是肌肉在代谢的过程中伴随着乳酸的生成，这是首次将动物生理活动与有机化合物联系起来，使代谢研究进入到分子阶段[ 2] 。

       1906年～1920年。科学家利用化学研究方法系统检测了肌肉在运动后的代谢产物，可以从中分离出60种代谢中间物质。这些均为日后的生物化学系统研究提供了有价值的资料。当时科学界已经认识到糖类代谢是生物体获得能量的主要途径．其中的代谢中间产物丙酮酸不仅是糖酵解的产物。也是有氧代谢循环的中间产物，但是由于糖酵解发生在细胞质基质中，而细胞内的有氧呼吸是发生在线粒体中，丙酮酸脱氢酶系也位于线粒体内，因此丙酮酸必须进人线粒体才能为机体所利用[3]。

       当时英国生理学家A．V．希尔。德国的生物化学家迈尔霍夫、瓦尔堡等许多科学家以神经和肌肉产热为切入点，他们分析了其中的每一个步骤的反应，根据生成物的特点，将其串联起来。在1935年终于揭示了从葡萄糖( 6碳) 转变为乳酸或者酒精中间所经历的12个中间步骤的无氧代谢途径，并且阐明了在此过程中参加反应所需要的酶、辅酶和ATP等。而在随后进行的试验中进一步证实了上述这一发现。

       1937年，科学家谢菲尔德( Sheffi el d) 进行了一系列的实验发现，柠檬酸盐和琥珀酸盐一样，在代谢的通路中充当着催化剂的角色。紧接着柠檬酸盐在植物体组织和动物体组织内代谢氧化中的详细过程被揭示出来，才让人清晰地了解：糖类的代谢途径在动植物体内都可能是一致的。

      卡尔马修斯( Carl Martius) 和科诺普( Franz Knoop) 也证实了在肝脏以及肌肉和其他组织中也存在这种代谢过程。这种研究尚未接触到代谢循环的实质，但是已经将糖类代谢循环的大体路径基本摸清了。

       2克雷布斯与三羧酸循环的发现。英籍德裔生物学家克雷布斯( Haria Adolf，1981) 是三羧酸循环的主要发现者。1900年8月25日他出生在德国希尔德斯海姆，1925年在汉堡大学获医学博士学位，次年受聘于柏林威廉皇家生物学研究所。1930年他又重新回到汉堡大学医院。1932年转入弗赖堡大学医学院任教。“ 二战” 爆发后，在德国纳粹政府的迫害下逃往英国。虽然他医术高明，但是在英国没有行医许可证是得不到社会的承认，不能从事医生的行业，克雷布斯转而从事基础医学研究。1935年他在英国英格兰北部城市谢菲尔德大学担任药理学讲师，同时在霍普金斯科研小组从事研究．1945年克雷布斯在执教和从事科研十年后如愿以偿被聘为教授。  

       Krebs，1900—1932年，克雷布斯与其同事共同发现了生成尿素的脲循环，阐明了人体内尿素生成的途径。1932年～1936年的4年中，他沿着尿素生成的途径思索是否糖类在体内也存在一种代谢循环途径。随后利用肌肉、肾脏、肝脏等组织匀浆或是切片材料提取出那些预计可能是食物氧化的中间产物，如：柠檬酸、琥珀酸、延胡索酸等为材料进行试验，研究它们的氧化代谢情况，发现这几种化合物在几种不同的组织中的氧化速度都是最快的。同时克雷布斯还有一个重要发现——如果向肌肉悬浮液中加入草酰乙酸，就会迅速生成柠檬酸。

      当时糖代谢研究方面尚未形成系统的理论，也没有一个明确的代谢途径被系统的阐明，这也成了制约生物化学代谢分支研究发展的瓶颈。生命活动需要机体提供相应的能量，彻底弄清食物在体内如何变成水和二氧化碳，同时供给有机体能量的物质代谢过程在医学上意义重大，克雷布斯毫不犹豫地选择了这个课题。克雷布斯利用的实验材料是鸽子的飞行肌，在飞行的鸽子其胸大肌有异常高的呼吸速率，因此特别适于代谢途径的研究。

      克雷布斯通过实验证明发现四碳的二羧酸也可以刺激丙酮酸的氧化。此外在肌肉悬浮液中丙酮酸的氧化也被六碳的三羧基有机酸如柠檬酸、顺乌头酸、异柠檬酸及五碳的酮戊二酸所激活。克雷布斯还发现琥珀酸脱氢酶的一个专一竞争性抑制剂丙二酸，能够有效地抑制肌肉悬浮液中丙酮酸的有氧氧化。即使增加上述所提及的具有激活作用的各种有机酸。这种抑制作用依然存在。这充分说明了琥珀酸和琥珀酸脱氢酶是丙酮酸氧化酶促反应途径中的必需组分。克雷布斯进一步证明了当丙二酸不存在时，柠檬酸和酮戊二酸能正常转化为琥珀酸【4]，因此克雷布斯猜测这可能是一个代谢的通路过程。

      随后。他开始查询前人研究物质代谢的材料，在此之前已经有许多零散的代谢中间过程被揭示出来，但是尚未形成一个系统的体系，而这些代谢的过程似乎没有任何联系，看着这些涉及多种物质代谢似乎毫无关联的研究报告，克雷布斯想，如果把这些零散的数据整理出来，说不定可以揭示物质代谢的总体结构，就像玩解谜游戏那样，克雷布斯将这些数据仔细整理了一番，结果发现食物的分解产物在体内是按照特定的物质顺序依次发生化学变化的。在仔细研究了草酰乙酸到苹果酸这一系列中间化学产物后，他发现草酰乙酸和酮戊二酸之间存在一个物质上的缺失。如果它们之间存在一种新物质，那么，这条食物循环反应链就完整了。克雷布斯马上集中精力，全力寻找这种物质。

       4年后也就是1937年他终于查明，它就是柠檬酸。他完成了食物的循环链，并且将它命名为柠檬酸循环。结合前人的发现和自己的总结，克雷布斯得出结论：三羧酸循环的起始物乙酰CoA，不仅是糖氧化分解产物，它也可能来自脂肪的甘油代谢、脂肪酸代谢和来自某些氨基酸的代谢，三羧酸循环是大分子物质相互转化的中枢途径。

       他的循环理论解释了食物在体内进入柠檬酸循环后，按照严密的代谢顺序的循环反应，最终氧化成二氧化碳和水。克雷布斯发现草酰乙酸可以和活性乙酸反应生成柠檬酸，在反应体系中过量加入其中的任意一种有机酸可以很快转化为其他的有机酸。因而提出反应体系构成一个循环。而且在这个循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧基的柠檬酸，所以叫做柠檬酸循环( citric acid cycle) ，又称之为三羧酸循环( tri carboxylic acid  cycl e) 。这一发现被诺贝尔颁奖委员会公认为代谢研究的里程碑。1953年克雷布斯与美国生化学家F．A．李普曼一起荣获诺贝尔生理学或医学奖。

       在糖代谢发现过程的中间代谢途径研究中，还出现了几位重要的科学家，他们的研究成果是克雷布斯发现三羧酸循环的基础。一个是卡尔· 科里( Carl Ferdinand Cord，他1896年12月5日生于布拉格。他的父亲是一位海洋生物学家，1920年在布拉格日耳曼大学学习医学。整个的研究转折发生在1928年，卡尔· 科里加入了美国国籍在布法罗癌症研究所和华盛顿大学医学院。先后担任药理学教授和生物化学教授，主要的研究方向涉及糖代谢的有关酶和激素。而他的夫人格蒂· 科里( Gerry Theresa Radnitz Cori ) 也是一位生物化学教授，两人共同研究碳水化合物的代谢过程。俩人最重要的贡献是分离出葡萄糖一1～磷酸，科里夫妇利用磨碎的青蛙肌肉为研究对象，通过无氧培养来寻找代谢中间产物，这使得糖原体外合成成为可能。体外合成的成功，为逆向研究分解代谢的过程提供了有力的帮助，为分解代谢的研究铺平了道路。另一个是法国科学家莱洛伊尔( Luis Federico Leloi r)，他用酵母无细胞系研究乳糖的代谢。第一步先转变为半乳糖一1一磷酸，然后再转化为葡萄糖一1一磷酸，最后转化为葡萄糖一6一磷酸[ 5] 。

      还有两位德国科学家科诺普和卡尔马修斯证明了柠檬酸通过顺乌头酸的中间过程形成异柠檬酸。他们通过苯基标记喂养试验继续研究得出氧化结果是琥珀酸，发现少量的四碳二羧酸可以加快糖类氧化反应的速度。提出可能存在一个酶促的系列反应。

      三羧酸的循环是多位科学家集体努力的结果，但是克雷布斯是最后的总结和提炼者。

      3三羧酸循环发现的意义。三羧酸循环的发现，说明机体内新陈代谢是一个统一的循环过程。糖、脂肪、蛋白质代谢过程殊途归一，同一细胞内各种代谢过程均有规律地进行，它们之间的共同中间代谢产物，如丙酮酸、乙酰辅酶A，草酰乙酸及a一酮戊二酸等相互沟通。三羧酸循环是糖、脂肪、蛋白质( 氨基酸) 彻底氧化、放出能量的共同途径，也是它们之间相互联系和转化的枢纽。可以看出生物体中的各种代谢途径都是相互形成一个完整的体系，存在着密切的联系。一个生物个体就可以看成一个精密的系统 。

      三羧酸循环是三种重要生物大分子物质代谢的最终共同途径，也是这几种营养物质在体内相互联系的枢纽，这个循环的发现直接促进了微生物学、生物化学和细胞生物学的发展。随后科学家利用三羧酸循环的中间产物，分别细致地弄清每种物质在动物体和植物体中的结构和作用，摸清了三种营养物质的代谢终途径，可以说物质代谢的整体框架已经被勾勒出来。三羧酸代谢的研究也日趋成熟，只有少数未知功能有待进一步的探讨，整个三羧酸循环的发现给三种大分子物质代谢的研究提供了平台。

       现在人们知道，进入体内的营养成分在经过柠檬酸循环和电子传递系统等一系列呼吸作用下得到分解，产生能量。代谢的研究将持续下去，三羧酸的循环仍然是整个代谢的研究基础。这一发现也间接地促进了整个生物代谢的发展，对随后体内的各种物质代谢研究提供了整体的框架。

      三羧酸循环发现给我们的启示主要表现在以下几个方面。首先，科学家对实验过程敏锐的捕捉观察能力。包括克雷布斯在发现这一循环中的研究思路，将原本毫无关联的几种物质用一个线索串联起来，促进了下一步的研究。科学家本身的研究思路也是其成功的重要原因，能够化繁为简，从一大堆数据中看出其内在的循环联系。这是一种抽提和概括的科学思维，需要长期的研究锻炼，这种抽象思维是科研工作者所必须的。他的伟大不仅仅是发现了几个化学物质的变化，而且在于将每一个生物体的动态变化整理出来，找出了可以解释动态生命现象的结构主线，将原先静态的变化转化成动态的循环。

       同时当时有机化学的蓬勃发展是这一重大理论成果诞生的先决条件。没有化学学科在小分子物质上以及代谢途径循环中的研究成果，克雷布斯等科学家很难在短时间内借助他人的实验结果形成一套系统的循环理论。一个时代大的科研背景对一项成果的产生起到孕育的效果，尤其对相近学科的发展是很好的催化剂。同一个课题不同的实验组从不同的角度进行细致的分析，对整个循环最终的发现都有极其重要的辅助促进作用。

      其次，科学家在试验中具有的坚韧的科学品质也是成功的关键，在试验陷入僵局甚至无法继续开展的情况下，科学家能够及时发现几种看似无关的物质的内在联系，将几个毫无关联的代谢物联系起来，创作性的寻找到一条代谢的通路。这种创造性的直觉思维在科研工作中也是一件必不可少的法宝。同时那种追根究底的韧性也是实验中所必须具备的条件，一项重要的科研成果的发现，与这种韧性不无关系。如果在试验遭遇瓶颈的状况下突然放弃，或者临时不经过思考就改变实验步骤，这种浅尝辄止的方法是思考的大敌，很多机遇会阋此而丧失。而坚持不懈的思考是捕获灵感的最好法宝。克雷布斯在实验中并未放弃每一项实验结果，而是细致的分析其中的内在联系，坚信这些物质之间存在某种尚未发现的联系，这种坚韧的品质促使其最终发现了三羧酸循环。

       再次。就是实验方法的进步，研究三羧酸循环的过程中，也需要有相应的生物学方法来支持。同位素示踪技术( isotope tracer technique) 是日后的代谢研究最重要的研究方法，通过放射性同位索的示踪可以清晰地了解每一种代谢途 的整个过程。在1923年被发现之后，广泛的运用于发现动态的物质运动和转化过程，对生物体整体机能的揭示有着晕要的作用。通过外界加入与生物体内的元素或物质完全共同运行的示踪物，用以追踪生物体内某元素或某物质的运行或变化的一种方法，利用标记糖分子的某些元素，可以清晰的弄清楚代谢中间物质在体内的最终去向，用以追踪生物体内某元素或某物质的运行或变化的一种方法。

      但是克雷布斯在试验中并未使用尤其是同位素示踪技术，他们多采用化学的研究方法，通过研究代谢的终产物的化学性质来寻找其中的规律。可能当时这技术并未发展的像现在这么成熟，如果可以利用的话，可能这一代谢通路会发现的更为迅速。倘若克雷布斯能够使用同位素示踪技术可能会更迅速地发现三羧酸循环途径，所以说技术上的进步对试验科学来说是一种重要的促进工具。每一项重大的科学发现往往都伴随着实验技术的革新。同位素示踪技术对代谢随后的研究有重要的促进作用，它可以清晰的描述出整个体内的代谢过程。体内存在着多种小分子代谢物质，它们之间是一种反应链的组成部分，如果在用同位素标记这些物质，然后追踪观察体内同位素荧光的变化，就可以知道它们之间相互转变的关系，直至弄清楚整个代谢通路。目前的代谢研究已经进入了一个新的阶段，虽然还有很多未知领域，但是这些都希望能从我们对已取得的研究成果的归纳总结中提供借鉴和思路。