Melvin Calvin

  Melvin Calvin (* 8. April 1911 in Saint Paul, Minnesota; † 8. Januar 1997 in Berkeley, Kalifornien) war ein amerikanischer Chemiker und Biochemiker, dem es nach dem Zweiten Weltkrieg gelang, die Dunkelreaktionen der Fotosynthese aufzuklären.

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Er ermittelte mit seiner Arbeitsgruppe an der University of California in Berkeley, wie Pflanzen CO₂ fixieren und welche biochemischen Reaktionen dabei ablaufen. Zur Aufklärung dieser Prozesse nutzte er die radioaktive Markierung von Atomen bzw. Molekülen.

Zunächst setzte Calvin Grünalgen der Gattungen Chlorella und Scenedesmus in eine Lösung, die das radioaktive Isotop des Kohlenstoffes [¹⁴C], welches β-Strahlung aussandte, in Form von Kohlenstoffdioxid [¹⁴CO₂] enthielt. Die Algen wurden beleuchtet und betrieben Fotosynthese, wobei sie ¹⁴CO₂ aufnahmen. Nach der Belichtungszeit wurden sie in heißem Alkohol abgetötet und deren Zellinhaltsstoffe herausgelöst. Anschließend erfolgte eine Trennung dieser Stoffe durch Papierchromatographie. Da die von Calvin gesuchten Stoffe farblos waren legte er sein Chromatogramm auf einen Röntgenfilm, der durch radioaktive Strahlung des Kohlenstoffisotops schwarz gefärbt wurde. Um die Stoffe zu identifizieren wurde eine Vergleichschromatographie vorgenommen. Nehmen dabei ein bekannter und ein unbekannter Stoff die gleiche Position im Chromatogramm ein, so wird davon ausgegangen, dass diese Stoffe identisch sind.

Nachdem Calvin 12 verschiedene chemische Verbindungen gefunden hatte, ging es daran die Reihenfolge deren Synthese herauszufinden.

Er versetzte wieder eine Lösung mit radioaktivem Kohlenstoffdioxid, belichtete seine Algen jedoch unterschiedlich lange. Nach wenigen Sekunden Belichtungszeit entstand nur ein einziger radioaktiver Stoff: Glycerinsäurephosphat (ein Molekül mit drei C-Atomen;C₃-Körper).

[Die weitere Abfolge der Stoffe, sowie deren Strukturformeln sind unter Calvin-Zyklus zu finden.]

Als letztes Reaktionsprodukt entstand der Zucker Ribulosebiphosphat (auch Ribulosebisphosphat oder Ribulosediphosphat, ein Molekül mit fünf C-Atomen; C₅-Körper).

Verbindet sich dieser C₅-Körper mit einem CO₂-Molekül so entsteht dabei ein C₆-Körper, der aufgrund seiner Instabilität in zwei C₃-Körper zerfällt, die als erster radioaktiver Stoff nachzuweisen waren.

Calvin schloss aus den Ergebnissen seiner Experimente, dass es sich um einen Kreisprozess handeln musste, der später ihm zu Ehren „Calvin-Zyklus“ genannt wurde. 1961 erhielt er für seine Arbeiten schließlich den Nobelpreis für Chemie.

1942 heiratete er Genevieve Jemtegaard. Sie kam aus Osteuropa, genauso wie seine beiden Eltern. Sein Vater kam aus Litauen und seine Mutter aus Georgien.