1961 Nobelin kemianpalkinto

• palkinnon esittely
• Vastaanottopuhe
• elämäkerta tohtori Calvinin Nobel-komitealle
• palkinnon esittely: 1961 kemian Nobel

professori K. Myrbaumlck, Ruotsin tiedeakatemian jäsen:
Teidän Majesteettinne, teidän kuninkaallinen hyvät naiset ja herrat.
kasvaakseen ja suorittaakseen erilaisia toimiaan jokainen elävä organismi tarvitsee energiansaannin jossakin sopivassa muodossa. Tässä suhteessa tällä planeetalla olevat eliöt voidaan jakaa kahteen perustavanlaatuisesti erilaiseen ryhmään. Kaikki eläimet, ihminen mukaan lukien, ja myös jotkut pienemmät eliöt, tarvitsevat runsaasti energiaa sisältävää orgaanista ainesta, elintarvikkeita, jotka ”sisältävät kaloreita”, käyttääksemme suosittua ilmaisua. Elintarvikkeiden sisältämä energia saadaan käyttöön hiilihydraattien, rasvojen jne.biologisella hapettumisella (”palamisella”). On selvää, että tällaiset eliöt, niin sanotut heterotrofiset eliöt, ovat ehdottoman riippuvaisia eloperäisen aineksen saatavuudesta, jota esiintyy niiden itsensä ulkopuolella.

Dr. Melvin Calvin, 26. Lokakuuta 1961.
toisin kuin heterotrofiset eliöt, toiseen ryhmään kuuluvat eliöt, niin sanotut autotrofiset eliöt eli viherkasvit ja tietyt bakteerit, eivät tarvitse ulkopuolelta tulevaa orgaanista materiaalia. He syntetisoivat orgaanisia yhdisteitä, pääasiassa hiilihydraatteja, yksinkertaisista aineista, hiilidioksidista ja vedestä, aineista, jotka itsessään eivät sisällä kaloreita. Synteesissä tarvittava energia saadaan valosta, jonka eliöt absorboivat ja muuttavat sen jälkeen valoenergiasta kemialliseksi energiaksi. Reaktiosarjaa, jossa hiilidioksidi ja vesi muuttuvat hiilihydraatiksi, kutsutaan hiilidioksidin assimilaatioksi tai valoenergian rooli huomioon ottaen yhteyttämiseksi.

käy ilmeiseksi, että fotosynteesi ei ainoastaan tarjoa selitystä autotrofisten eliöiden olemassaololle, vaan tarjoaa myös ravintoa ihmisille ja eläimille. Toisin sanoen fotosynteesi on ehdoton edellytys kaikelle elämälle maapallolla ja perustavanlaatuisin kaikista biokemiallisista reaktioista. On arvioitu, että maapallon kasvit ja pieneliöt muuttavat hiilidioksidista hiilihydraatiksi noin 6000 tonnia hiiltä sekunnissa, ja ainakin neljä viidesosaa tästä määrästä ovat valtamerten eliöiden aikaansaannoksia.

on ymmärrettävää, että näin tärkeä ja näin mittava reaktio herättää tieteen kiinnostuksen jo varhaisessa vaiheessa. Yli sadan vuoden ajan fotosynteesin kemian ymmärtäminen edistyi kuitenkin hyvin hitaasti, osittain sopivien kokeellisten menetelmien puutteessa.

yli viisikymmentä vuotta sitten tunnistettiin, että fotosynteesi koostuu kahdesta erillisestä vaiheesta, valoreaktioista ja pimeäreaktioista. Nobelin palkinnon tänään saanut Tri Melvin Calvin on käyttänyt useita vuosia tutkimustyöhön fotosynteesin molempien vaiheiden kemiassa, ja kun kyseessä on toinen vaihe, toisin sanoen reaktiot, jotka johtavat hiilidioksidista assimilaatiotuotteisiin-lainatakseni Calvinia, ”hiilen polku fotosynteesissä” – hänen työnsä on johtanut äärimmäisen monimutkaisen ongelman täydelliseen selvittämiseen.

menestys saavutettiin terävänäköisen, taitavan ja sinnikkään työn tuloksena, jota jossain määrin helpotti tiettyjen mallikokeilumenetelmien saatavuus, jotka mahdollistivat tutkimukset, jotka vanhemmalla ajalla olivat yksinkertaisesti mahdottomia. Voidaan mainita kaksi tällaista menetelmää: de Hevesyn esittelemä molekyylien isotooppimerkintämenetelmä ja Martinin ja Syngen kehittämä kromatografinen menetelmä, joka mahdollistaa pienten yhdisteiden erotuksen monimutkaisissa seoksissa. Näiden ja monien muiden menetelmien nerokkaalla yhdistelmällä Calvin onnistui jäljittämään hiiliatomin reitin hiilidioksidista, jonka kasvi otti, valmiisiin assimilaatiotuotteisiin. Calvinin työssä erityisen tärkeässä roolissa on ollut radioaktiivinen hiilen isotooppi, 14C, joka tunnetaan myös muista yhteyksistä.

Melvin Calvin osoitti joillakin laitteilla, joilla hän tutki hiilen osuutta fotosynteesissä.
useimmat Calvinin kokeista on tehty käyttäen mikroskooppista vihreää levää, Chlorella pyrenoidosaa, mutta rinnakkaiset kokeet korkeammilla kasveilla ovat osoittaneet, että hiilidioksidin assimilaatiomekanismi on sama kaikissa kasveissa.

tutkijoita yli sadan vuoden ajan askarruttanut kysymys kuului: ”mikä on assimilaation päätuote; mitä tapahtuu ensin kasvin ottamalle hiilidioksidille?”Calvin osoitti, että primäärireaktio ei ole, kuten aiemmin oli oletettu, hiilidioksidin pelkistyminen sinänsä, vaan hiilidioksidin kiinnittyminen johonkin aineeseen hiilidioksidin hyväksyjässä, joka tapahtuu kasvissa. Calvin pystyi osoittamaan, että tässä fiksaatioreaktiossa muodostuva tuote on orgaaninen yhdiste, joka tunnetaan fosfoglyseriinihappona.

tällä löydöllä oli perustavanlaatuinen merkitys sitä seuranneelle kehitykselle. Assimilaation päätuotteeksi tunnustettiin yhdiste, joka tunnettiin hyvin aikaisemmasta työstä hiilihydraattien biologisen hajoamisen välituotteena eikä mikään aiemmin tuntematon yhdiste; fosfoglyseriinihappo oli tunnistettu sokerin hajoamistuotteeksi jo vuonna 1929 täällä Tukholmassa Ragnar Nilssonin toimesta. Kun Calvin tunnisti primaarisen assimilaatiotuotteen fosfoglyseriinihapolla, tuli hyvin tärkeä johtopäätös, että fotosynteesin ja hiilihydraattiaineenvaihdunnan välillä on läheinen yhteys.

Melvin Calvin (vas.) ja Glenn Seaborg (oik.) vuoden 1986 Nobelin kemianpalkinnon saajan, LBL: n Yuan T. Leen lehdistötilaisuudessa ja vastaanotolla San Franciscon lentokentällä.
Calvinin myöhemmät tutkimukset kartoittivat tien primaarituotteen ja assimilaation lopputuotteiden, erilaisten hiilihydraattien, välillä. Se, mitä aiemmin oli oletettu hiilidioksidin pelkistämiseksi, osoittautui fosfoglyseriinihapon pelkistämiseksi. Fosfoglyseriinihapon pelkistämiseksi hiilihydraattitasolle kasvin on toimitettava sekä pelkistintä että niin sanottua energiapitoista fosfaattia. Juuri näiden rinnakkaistekijöiden tuottamiseen kasvit hyödyntävät valoenergiaa. Tällöin valoenergia ei ole suoraan osallisena assimilaatioreaktioissa, vaan valoenergiaa käytetään assimilaatioreaktioissa kuluvien rinnakkaistekijöiden regenerointiin.

kuten edellä mainittiin, ensisijainen reaktio assimilaatiossa on hiilidioksidin kiinnittyminen acceptoriin, jonka kemiallisen luonteen Calvin on vahvistanut. Melko yllättäen tämän vastaanottajan havaittiin olevan erään sokerin, ribuloosin, johdannainen, johon kukaan ei ollut kiinnittänyt aiemmin paljon huomiota. Kun hiilidioksidi kiinnittyy ribuloosijohdannaiseen, muodostuu fosfoglyseriinihappoa.

koska adeptori kulutetaan kiinnitysreaktion aikana, se on ilmeisesti regeneroitava assimilaatiotuotteista. Calvin on selvittänyt tämän uudistumisen monimutkaisen mekanismin. Alkutuotteen ja vastaanottajan välillä on peräti kymmenen välituotetta ja näiden tuotteiden välisiä reaktioita katalysoivat yksitoista eri entsyymiä.

© Nobel-säätiö 1962

• Vastaanottopuhe

tohtori Melvin Calvin vastaanottamassa Nobel-palkintoa Tukholman Konserttitalossa 1961.
M. Calvin:
your Majesties, Your Royal Highnesses, Your Excellencies, Ladies and Gentlemen.
ilmaistaksesi sinulle pelkin sanoin, meidän henkilökohtaiset tunteemme tässä tilanteessa sinun täytyy tietää, että ne ovat mahdottomia, ja erityisesti sellaiselle, joka tavallisesti joutuu kuvailemaan vain itsensä ulkopuolisia asioita. Olette kunnioittaneet kollegoitani, perhettäni ja minua, mutta enimmäkseen tovereitani tieteen alalla. En puhu ainoastaan niistä, joiden kanssa minulla on ollut ilo työskennellä suoraan-vaan myös monista muista, jotka ovat edeltäneet meitä ja ympäröivät meitä työssämme. Jokaiselle meistä, jotka näyttävät olleen onnistunut kokeilu on monia, joille omat kokeet näyttävät karu ja negatiivinen. Mutta ne antavat voimansa sille rakenteelle, johon me kaikki rakennamme.

Alfred Nobel pyrki perustamalla säätiönsä ja nimeämällä neljä palkintoa myöntävää tahoa lisäämään kansainvälistä ymmärrystä. Kohottamalla tiedemiehiä ja siten ainakin heidän tieteitään hänen nimensä ja palkintonsa ovat nykyään vailla vertaa maailmassa. Hän ei ainoastaan nosta tiedettä, vaan hän myös vaikuttaa siihen.

Your Majesty-your royal academy of science and its Nobel Committeet in physics and in chemistry and your Royal Caroline Medico-Chirurgical Institute and its Nobel Committee have done their work reached over their decisions are universally accepted and point the new frontiers in science for the coming generations. Hän suunnitteli hyvin, ja sinä ja maanmiehesi voitte olla ylpeitä rakennuksestanne.

© Nobel-säätiö 1962

• Tri Calvinin Nobel-komitealle toimittama elämäkerta

Dr. Melvin Calvin, nobelisti, fysiikan professori ja Lawrence Berkeleyn laboratorion kemiallisen Biodynamiikan laboratorion johtaja, työskentelee fotosynteesilaboratoriossaan. Tohtori Calvin sai Nobelin palkinnon vuonna 1961 fotosynteettisen prosessin kemian selvittämisestä.
Melvin Calvin syntyi St. Paulissa Minnesotassa 8. huhtikuuta 1911 venäläisille emigranttivanhemmille. Hän suoritti kemian kandidaatin tutkinnon vuonna 1931 Michigan College of Mining and Technologyssa ja kemian tohtorin tutkinnon Minnesotan yliopistossa vuonna 1935. Hän vietti lukuvuodet 1935-37 Manchesterin yliopistossa, Englannissa. Hän aloitti akateemisen uransa Kalifornian yliopistossa Berkeleyssä vuonna 1937 opettajana, ja hän on ollut täysiprofessori vuodesta 1947. Hän on toiminut bio-organic chemistry Groupin johtajana Lawrence Radiation Laboratoryssa vuodesta 1946. Tästä ryhmästä tuli kemiallisen Biodynamiikan laboratorio vuonna 1960.

hän on saanut useita mitaleita, palkintoja ja luennoitsijoita ja hänellä on jäsenyyttä lukuisissa oppineissa yhdistyksissä. Lisäksi hänet on valittu National Academy of Sciences, American Philosophical Society, American Academy of Arts and Sciences, Royal Society of London, Royal Netherlands Academy of Sciences and Letters, ja Saksan Academy of Scientists, Leopoldina. Hän on kunniatohtori D.Sc. tutkinnot Michigan College of Mining and Technology, University of Nottingham, Oxford University, ja Northwestern University.

Dr. Calvin asuu Berkeleyssä, Kaliforniassa vaimonsa entisen Genevieve Jemtegaardin, norjalaisten emigranttivanhempien tyttären, ja heidän kahden tyttärensä, Elin ja Karole, sekä heidän poikansa Noelin kanssa.

hänen tieteellinen elämänsä alkoi Minnesotan yliopiston professori George A. Glocklerin johdolla tehdystä väitöskirjasta, joka valmistui vuonna 1935. Seuraava kaksivuotinen tutkijatohtorikausi vietettiin Manchesterin yliopiston professori Michael Polanyin johdolla, jolloin hänen kiinnostuksensa koordinaatiokatalyysiin, erityisesti metalloporfyriineihin, heräsi. Tämä kiinnostus on edelleen ensiarvoisen tärkeää, ja se on johtanut sekä teoreettisiin (Metallikelaattiyhdisteiden kemia) että käytännöllisiin (happea kuljettavat synteettiset kelaattiyhdisteet) sovelluksiin. Tällaisten materiaalien elektronisen, valosähköisen ja valokemiallisen käyttäytymisen tutkiminen vie nyt runsaan osan hänen ajastaan.

tultuaan Berkeleyhin professori Gilbert N. Lewisin kutsusta hänen kiinnostuksensa kääntyi orgaanisen molekyylirakenteen ja käyttäytymisen yleisiin teoreettisiin näkökohtiin. Tältä ajalta oli kaksi pääjulkaisua. Ensimmäinen, professori Gilbert N. Lewis tutki orgaanisten aineiden väriä ja toinen professori G. E. K. Branchin kanssa orgaanisen kemian teoriaa. Juuri näiltä miehiltä johdettiin perustavaa laatua oleva kiinnostus orgaanisten molekyylien käyttäytymiseen niiden yksityiskohtaisimmilla termeillä.

tämä kiinnostus yhdistettynä aikaisempaan koordinaatioyhdisteiden katalyyttistä käyttäytymistä koskevaan kiinnostukseen olivat hänen nykyisen yhteyttämisongelman luonnollisia vanhempia. Vuonna 1945 alkanut hiili-14: n valmis saatavuus ohjasi varhaista työtä sen käytön (isotooppisen hiilen) tekniikoiden kehittämiseen ja sen soveltamiseen fotosynteettisen hiilidioksidin vähentämisen tutkimiseen (hiilen tie fotosynteesissä).

seitsemän LBL: n nobelistia poseerasi Ernest Lawrencen 37-tuumaisen syklotronimagneetin edessä. Vasemmalta oikealle ovat Owen Chamberlain, Edwin McMillan, Emilio Segre, Melvin Calvin, Donald Glaser, Luis Alvarez ja Glenn Seaborg. Maaliskuuta 1969.
hänen kiinnostuksensa laajeneminen täältä biologian yleisiin ongelmiin oli väistämätöntä, ja näin hänen laboratorionsa on tällä hetkellä peopleed by emigrants kaikilta tieteen aloilta molemmin puolin kemiaa-fysiikkaa toisaalta ja biologiaa toisaalta.