Melvin Calvin: Nobelovec in odkritelj Calvinovega cikla (1911–1997)

Melvin Calvin: Nobelov nagrajenec in odkritelj Calvinovega cikla — izotop 14C, fotosinteza, pot ogljika skozi rastline; biografija, znanstvena zapuščina in ključni prispevki.

Melvin Ellis Calvin (8. april 1911 – 8. januar 1997) je bil ameriški kemik, ki je s sodelavci odkril proces, danes znan kot Calvinov cikel. Za razrešitev poti ogljika pri fotosintezi je leta 1961 prejel Nobelovo nagrado za kemijo. Večino svoje več kot petdesetletne znanstvene kariere je preživel na Kalifornijski univerzi v Berkeleyju, kjer je vodil laboratorij, v katerem so potekale ključne raziskave.

Odkritje in sodelavci

Calvin je skupaj z Andrewom Bensonom in Jamesom Basshamom uporabil radioaktivni izotop ogljika (ogljik-14) kot sledilni element, s katerim so popisali celotno pot ogljika skozi rastlino med fotosintezo. Z natančnimi časovnimi stopnjami izpostavljanja ogljikovega dioksida in analizo produktov s papirno kromatografijo so identificirali medprodukte in zaporedje reakcij, ki vodijo do tvorbe ogljikovih hidratov in drugih organskih spojin.

Kaj je Calvinov cikel?

Calvinov cikel opisuje temeljni sklop biokemijskih reakcij v strehi fotosintetskih organizmov, v katerih se anorganski CO2 pretvarja v organske molekule. Ključne stopnje so:

• fiksaija ogljika – CO2 se veže na ribulozo-1,5-bisfosfat (RuBP) preko encima ribulizo-1,5-bisfosfat karboksilaze/oksigenaze (Rubisco) in tvori 3-fosfoglicerate (3-PGA);
• redukcija – 3-PGA se s pomočjo ATP in NADPH iz svetlobnih reakcij reducira do sladkornih fosfatov (npr. gliceraldehid-3-fosfat, G3P);
• regeneracija – del nastalih ogljikovih spojin se porabi za ponovno sintezo RuBP, s čimer se cikel ohranja aktiviren in omogoča nadaljnjo fiksacijo CO2.

Razumevanje teh korakov je razkrilo, kako sončna energija, posredovana preko klorofila v rastlinah, spodbuja pretvorbo anorganskih snovi v energijsko bogate organske molekule.

Metode, čas in pomen

Ključ do odkritja je bila uporaba ogljika-14 kot sledi, hiter postopek vzorčenja po različnih časovnih intervalih in analiza z kromatografijo. Eksperimenti, ki so potekali v poznih 1940ih in 1950ih, so omogočili identifikacijo kratkotrajnih presnovkov in sestavljanje zaporedja reakcij. To odkritje je revolucionaliziralo razumevanje rastlinske biologije, prispevalo k razvoju molekularne biologije in imelo široke aplikacije v agronomiji, ekologiji in raziskavah fotosinteze ter biogoriv.

Kariera, priznanja in zapuščina

Calvin je bil član številnih strokovnih društev in je že v petdesetih letih prejšnjega stoletja sodeloval kot eden izmed prvih članov Društva za raziskave splošnih sistemov. Leta 1963 je prejel dodatni naziv profesorja molekularne biologije, kar je odražalo meddisciplinarni pomen njegovih raziskav. Calvin je bil edini prejemnik Nobelove nagrade za kemijo za leto 1961, nagrado je prejel za »odkritje poti ogljika pri fotosintezi«.

Tri desetletja po svojih glavnih raziskavah je napisal avtobiografijo z naslovom Following the trail of light: a scientific odyssey, v kateri opisuje tako znanstveno delo kot tudi osebne in intelektualne poti, ki so ga vodile k odkritju. Njegovo delo še vedno predstavlja temeljno izhodišče za sodobne raziskave fotosinteze in presnove ogljika v naravi.

Vprašanja in odgovori

V: Kdo je bil Melvin Ellis Calvin?

V: Kje je Calvin preživel večino svoje kariere?

V: Kaj so Calvin in njegovi sodelavci dosegli z uporabo izotopa ogljika-14?

V: Kaj je Calvinov cikel in kdo ga je odkril?

V: Kateri naziv je imel Calvin poleg svoje kemijske kariere?

V: Ali si je Calvin Nobelovo nagrado za kemijo delil s kom drugim?

V: Ali je Calvin napisal avtobiografijo?

Išči po črki