هانز كريبس (عالم كيمياء حيوية)

وُلد كريبس في هيلدسهايم بألمانيا، لأبوين هما جورج كريبس، جراح الأنف والأذن والحنجرة، وألما كريبس (اسمها قبل الزواج ديفيدسون). ^{[ 10 ]} كان من أصول يهودية ، وكان الأوسط بين ثلاثة أطفال. ^{[ 11 ]} كان لديه أخت كبرى تُدعى إليزابيث، وأخ أصغر يُدعى فولفغانغ. ^{[ 12 ]}

تلقى كريبس تعليمه في مدرسة جيمنازيوم أندريانوم في مسقط رأسه. ^{[ 10 ]} قرب نهاية الحرب العالمية الأولى ، في سبتمبر 1918، وقبل ستة أشهر من إتمام دراسته الثانوية، تم تجنيده في الجيش الإمبراطوري الألماني . ^{[ 11 ]} سُمح له بالتقدم لامتحان طارئ للحصول على شهادة الثانوية العامة، والذي اجتازه بدرجة عالية لدرجة أنه شك في أن الممتحنين كانوا "متساهلين ومتعاطفين معه بشكل مفرط". ^{[ 13 ]} مع انتهاء الحرب بعد شهرين، انتهت خدمته العسكرية. ^{[ 11 ]}

قرر كريبس السير على خطى والده والتحق بجامعة غوتنغن في ديسمبر 1918 لدراسة الطب. وفي عام 1919، انتقل إلى جامعة فرايبورغ . ^{[ 10 ]} وفي عام 1923، نشر أول بحث علمي له حول تقنية تلوين الأنسجة . وقد أنجز هذا العمل تحت إشراف فيلهلم فون مولندورف الذي بدأه عام 1920. ^{[ 12 ]} أكمل دراسته الطبية في ديسمبر 1923. وللحصول على شهادة دكتور في الطب ورخصة مزاولة المهنة، أمضى عامًا في العيادة الطبية الثالثة بجامعة برلين . ^{[ 10 ]} وبحلول ذلك الوقت، كان قد حوّل هدفه المهني من أن يصبح طبيبًا ممارسًا إلى باحث طبي، لا سيما في الكيمياء الحيوية. وفي عام 1924، درس في قسم الكيمياء بالمعهد الباثولوجي بمستشفى شاريتيه في برلين ، لتلقي تدريب في الكيمياء والكيمياء الحيوية. ^{[ 14 ]} حصل على شهادة الطب عام 1925 من جامعة هامبورغ . ^{[ 11 ] [ 15 ] [ 16 ]}

في عام ١٩٢٦، انضم كريبس إلى أوتو هاينريش واربورغ كمساعد باحث في معهد القيصر فيلهلم لعلم الأحياء في داهليم، برلين . ^{[ ١٧ ]} وكان يتقاضى ٤٨٠٠ مارك سنويًا. بعد أربع سنوات، في عام ١٩٣٠، وبعد أن نشر ١٦ بحثًا، حثه أستاذه واربورغ على الانتقال إلى وظيفة أخرى، فتولى منصب مساعد في قسم الطب بالمستشفى البلدي في ألتونا (التي تُعد الآن جزءًا من هامبورغ ). في العام التالي، انتقل إلى العيادة الطبية بجامعة فرايبورغ . في فرايبورغ، كان مسؤولًا عن حوالي ٤٠ مريضًا، وكان يتمتع بحرية إجراء أبحاثه الخاصة. قبل انقضاء عام في فرايبورغ، نشر، مع طالب البحث كورت هينسليت ، اكتشافهما لدورة الأورنيثين في تخليق اليوريا، وهي المسار الأيضي لتكوين اليوريا . تُعرف هذه الدورة الآن بدورة اليوريا ، ويُشار إليها أحيانًا بدورة كريبس-هينسليت. وقد طوروا معًا أيضًا محلولًا مائيًا معقدًا ( محلول منظم )، أو إرواء خارج الجسم الحي ، لدراسة تدفق الدم في الشرايين، والذي يسمى الآن محلول كريبس-هينسليت المنظم.) ^{[ 18 ] [ 19 ]} في عام 1932، نشر التفاعلات الكيميائية الأساسية لدورة اليوريا، مما رسخ سمعته العلمية.

توقفت حياة كريبس كعالم ألماني مرموق فجأة عام 1933 بسبب أصوله اليهودية. مع صعود الحزب النازي بزعامة هتلر إلى السلطة، أصدرت ألمانيا قانون إعادة تنظيم الخدمة المدنية المهنية ، الذي نص على إبعاد جميع غير الألمان والمعارضين للنازية عن الوظائف المهنية. تلقى كريبس فصله الرسمي من عمله في أبريل 1933، وانتهت خدمته في 1 يوليو 1933. سارع أحد معجبيه، السير فريدريك جولاند هوبكنز من جامعة كامبريدج ، إلى مساعدته، وأقنع الجامعة بتوظيف كريبس للعمل معه في قسم الكيمياء الحيوية. ^{[ 20 ]} وبحلول يوليو 1933، استقر في كامبريدج بدعم مالي من مؤسسة روكفلر .

على الرغم من أن ألمانيا قيدت دخوله باصطحاب أمتعته الشخصية فقط، إلا أنه كان محظوظاً إذ سمح له موظفو الحكومة بنقل معداته وعينات بحثه إلى إنجلترا. وقد أثبتت هذه المعدات والعينات أهميتها البالغة لاكتشافاته اللاحقة، ولا سيما جهاز قياس الضغط الذي طوره واربورغ خصيصاً لقياس استهلاك الأكسجين في شرائح رقيقة من الأنسجة؛ فقد شكل هذا الجهاز أساساً لأبحاثه. ^{[ 21 ]}

عُيّن مُحاضرًا في الكيمياء الحيوية عام 1934، وفي عام 1935 عرضت عليه جامعة شيفيلد منصب مُحاضر في علم الأدوية، مع مختبر أوسع وراتب مُضاعف. عمل هناك لمدة 19 عامًا. افتتحت جامعة شيفيلد قسمًا للكيمياء الحيوية، يُعرف الآن باسم قسم البيولوجيا الجزيئية والتكنولوجيا الحيوية، عام 1938، وأصبح كريبس أول رئيس له، ثم أستاذًا عام 1945. خلال فترة إدارته، أصبح القسم من أبرز أقسام الكيمياء الحيوية في العالم. ^{[ 22 ]} تولى كريبس إدارة معهد سوربي للأبحاث عام 1943. وفي عام 1944، أنشأ المجلس البريطاني للبحوث الطبية وحدة أبحاث استقلاب الخلايا في شيفيلد، وعُيّن كريبس مديرًا لها. وبذلك، اتسع مختبره لدرجة أن السكان المحليين أطلقوا عليه مازحين اسم "إمبراطورية كريبس".

انتقل مع وحدة أبحاثه التابعة لمجلس البحوث الطبية إلى جامعة أكسفورد عام ١٩٥٤ بصفة أستاذ ويتلي للكيمياء الحيوية ، وهو المنصب الذي شغله حتى تقاعده عام ١٩٦٧. وقدّمت هيئة تحرير مجلة الكيمياء الحيوية تهانيها له بمناسبة تقاعده، لكنه وعدهم في المقابل بإبقائهم منشغلين بنشر الأبحاث العلمية. وواصل أبحاثه، ونقل وحدة أبحاثه التابعة لمجلس البحوث الطبية إلى قسم نوفيلد للطب السريري في مستشفى رادكليف ، أكسفورد. ومن هناك نشر أكثر من ١٠٠ بحث علمي. ^{[ ١٥ ] [ ١٦ ] [ ٢٣ ] [ ٢٤ ]}

في عام ١٩٣٢، وضع كريبس الخطوط العريضة لدورة اليوريا مع طالب الطب كورت هينسليت في جامعة فرايبورغ . أثناء عمله في العيادة الطبية بجامعة فرايبورغ، التقى كريبس بكورت هينسليت ، الذي بحث معه في العملية الكيميائية لتكوين اليوريا . في عام ١٩٠٤، أثبت عالمان ألمانيان، أ. كوسيل وهـ. د. داكين، أن الأرجينين يمكن أن يتحلل مائيًا بواسطة إنزيم الأرجينيز لتكوين الأورنيثين واليوريا في تفاعل غير عضوي. ^{[ ٢٨ ]} بناءً على هذا التفاعل، افترض كريبس وهينسليت أنه في الخلايا الحية، يمكن أن يحدث تفاعل مماثل، وأن الأورنيثين والسيترولين قد يكونان وسيطين في التفاعل. ^{[ ٢٩ ] [ ٣٠ ]} بدأ كريبس العمل على طريقة محتملة لتخليق الأرجينين. باستخدام مانومتر واربورغ الخاص به، مزج شريحة من الكبد مع الأورنيثين والسيترولين النقيين. وجد أن السيترولين يعمل كمحفز في التفاعلات الأيضية لليوريا الناتجة عن الأمونيا وثاني أكسيد الكربون . ونشر هو وهينسليت اكتشافهما عام ١٩٣٢. وهكذا تم إثبات دورة اليوريا (أو "دورة الأورنيثين")، وكانت أول دورة أيضية يتم اكتشافها. ^{[ ٢١ ] [ ٣١ ]}

في جامعة شيفيلد ، بحث كريبس وويليام آرثر جونسون في التنفس الخلوي الذي يُستهلك فيه الأكسجين لنقل الطاقة الناتجة عن تحلل الجلوكوز . وكان كريبس قد اقترح سابقًا على واربورغ، أثناء عملهما معًا في ألمانيا، أنه باستخدام مقياس الضغط، يمكن الكشف عن استهلاك الأكسجين وتحديد التفاعل الكيميائي في استقلاب الجلوكوز . إلا أن واربورغ رفض الفكرة رفضًا قاطعًا. في شيفيلد، عمل كريبس بجد لتحديد تفاعل كيميائي محتمل، وتوصل إلى العديد من المسارات الافتراضية. وباستخدام مقياس الضغط، اختبر هذه الفرضيات واحدة تلو الأخرى. وقد أثبتت إحدى الفرضيات، التي تتضمن السكسينات والفومارات والمالات ، جدواها، لأن جميع هذه الجزيئات زادت من استهلاك الأكسجين في عضلة صدر الحمام. في عام 1937، أثبت الكيميائيان الحيويان الألمانيان فرانز كنوب وكارل مارتينوس سلسلة من التفاعلات باستخدام السترات التي أنتجت أوكسالوأسيتات . أدرك كريبس أن هذه الجزيئات قد تكون الوسائط المفقودة لمثل هذا التفاعل. بعد أربعة أشهر من الأعمال التجريبية لسد الثغرات، نجح كريبس وجونسون في تحديد تسلسل الدورة الكيميائية، والتي أطلقوا عليها اسم " دورة حمض الستريك ". ^{[ 32 ] [ 33 ]} وهي تُعرف أيضًا باسم "دورة كريبس" أو " دورة حمض الستريك (TCA)".

أرسل كريبس مخطوطة قصيرة تروي الاكتشاف إلى مجلة نيتشر في 10 يونيو 1937. وفي 14 يونيو، تلقى رسالة رفض من المحرر، جاء فيها أن المجلة لديها "عدد كافٍ من الرسائل لملء أعمدة المراسلات لمدة سبعة أو ثمانية أسابيع"، وشجعت كريبس على "تقديمها للنشر المبكر في دورية أخرى". ^{[ 34 ]}

أعدّ كريبس على الفور نسخةً أطول بعنوان "دور حمض الستريك في الأيض الوسيط في الأنسجة الحيوانية"، وأرسلها إلى المجلة الهولندية " إنزيمولوجيا " بعد أسبوعين، ونُشرت بعد شهرين. ^{[ 4 ] [ 35 ]} وتلا ذلك سلسلة من الأبحاث في مجلات مختلفة. ^{[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]}

واصل كريبس إضافة المزيد من التفاصيل إلى دورة حمض الستريك. وكان اكتشاف أسيتيل-CoA عام 1947 على يد فريتز ألبرت ليبمان إسهامًا رئيسيًا آخر. ^{[ 5 ] [ 39 ]} مع ذلك، طرح هذا الاكتشاف الجديد مشكلة في تفاعله الكلاسيكي. ففي عام 1957، اكتشف كريبس، بالتعاون مع هانز كورنبرغ ، وجود إنزيمات أساسية إضافية. أحدها هو سينثاز الماليت ، الذي يكثف الأسيتات مع الجليوكسيلات لتكوين الماليت، والآخر هو لياز إيزوسيترات ، الذي يوفر الجليوكسيلات للتفاعل عن طريق فصله عن الإيزوسيترات. ^{[ 9 ]} لم يتبع هذان التفاعلان دورة حمض الستريك الطبيعية، ولذا سُمي المسار بمسار الجليوكسيلات الجانبي لدورة حمض الستريك، ولكنه يُعرف الآن بدورة الجليوكسيلات . ^{[ 21 ] [ 40 ]}