Den store opdagelse: Fra mad til energi

Opdagelsen af den kemiske proces, hvor mad omdannes til energi i cellerne, blev en milepæl i biokemien

Den tyske læge Hans Krebs fik i 1953 Nobelprisen for at have formuleret den biologiske citronsyrecyklus, ofte kaldet Krebs' cyklus. -
Den tyske læge Hans Krebs fik i 1953 Nobelprisen for at have formuleret den biologiske citronsyrecyklus, ofte kaldet Krebs' cyklus. - . Foto: Scanpix.

Allerede i 1800-tallet vidste videnskabsfolk, at levende organismer bruger ilt til nedbrydningen af næringsstoffer, mens der samtidig produceres kuldioxid og vand. Herved dannes den energi, kroppen skal bruge for at opretholde sine mange livsfunktioner.

Men hvordan selve forbrændingen foregik, forblev omgærdet af megen mystik, indtil en række videnskabsmænd, der næsten alle måtte flygte fra det nazistiske Tyskland, i 1930'erne grundlagde forskningsfeltet biokemi.

Disse biokemikerne kunne ifølge bogen ”50 opdagelser -højdepunkter i naturvidenskaben”, beskrive, hvordan næringsstoffer gradvist nedbrydes ved hjælp af enzymer, der katalyserer de kemiske reaktioner i kroppens celler. Desuden påviste de, at visse livsprocesser er meget ens hos alle jordens levende organismer.

Og endelig viste biokemikerne, at nedbrydningen af næringsstoffer hos alle organismer leder til produktionen af et enkelt molekyle, nemlig adenosintrifosfat, ATP.

ATP er en fælles energikilde, der kan bruges til muskelarbejde og til transport af forskellige stoffer over cellemembranen.

Men inden der her fortælles mere om ATP'en, skal lægen Hans Krebs' arbejde beskrives:

Hans Krebs kom i 1926 til kemikeren og lægen Otto Warburgs laboratorium ved Kaiser-Wilhelm-Institut i Berlin, hvor han lærte at bruge det manometer, som Warburg havde udviklet, hvor man kunne lave målinger af iltforbruget i tynde vævsskiver eller celler, som var opslæmmet i en væske.

Ved hjælp af dette instrument, som Krebs havde taget med til University of Sheffied i England, hvor han var blevet ansat i 1935, gjorde han sin største videnskablige opdagelse: Beskrivelsen af, hvordan fødevarer oxideres til vand og kuldioxid. At bekrive hele denne proces i detaljer vil blive for omfattende og for teknisk til den plads, som er til rådighed her, men den interesserede læser kan følge processen på artiklens illustration.

Under sine forsøg fandt Krebs ud af, at ingen af de stoffer, som han eksperimenterede med og målte på, forsvandt fuldstændig under forsøgene, og Krebs' eksperimenter endte derfor med at vise, at en del af forbrændingen foregår som en cyklisk proces. I processen indgår citronsyre, og processen kaldes derfor citronsyrecyklussen eller Krebs' cyklus.

I 1953 modtog Hans Krebs sammen med en anden tysk kemiker, Fritz Lipmann, Nobelprisen for beskrivelsen af citronsyrecyklussen.

Fritz Lipmann havde ikke bidraget direkte til beskrivelsen af citronsyrecyklussen, men han modtog Nobelprisen for opdagelsen af coenzym A, som deltager i reguleringen af citronsyrecyklussen.

Desuden havde han en teori om, at forbrændingen af næringsstoffer ledte til dannelsen af ATP, som med sine tre energirige bindinger mellem fosfatmolekylerne kunne oplagre kemisk bundet energi, som kunne frigøres for eksempel under musklearbejde.

Den fuldstændige forbrænding og dannelsen af ATP ud fra citronsyrecyklussen blev dog først forstået senere i efterkrigstiden.

Men opdagelsen af ATP og citronsyrecyklussen var den gyldne tid for den klassiske biokemi, hvor man grundlagde forståelsen af de basale mekanismer, som gælder for stofskiftet i alle levende organismer.

Chemical scheme of Krebs cycle - tricarboxylic acid (citric) cycle, 2d illustration, isolated on white background; vector, eps 8
Chemical scheme of Krebs cycle - tricarboxylic acid (citric) cycle, 2d illustration, isolated on white background; vector, eps 8 Foto: Iris/Scanpix