1961 Nagroda Nobla w dziedzinie chemii

• wręczenie Nagrody
• przemówienie akceptacyjne
• biografia przesłana przez dr Calvina do Komitetu Noblowskiego
• wręczenie Nagrody: 1961 Nagroda Nobla w dziedzinie chemii

profesor K. Myrbaumlck, członek Szwedzkiej Akademii Nauk:
Your Majesties, Your Royal panie i panowie.
Aby się rozwijać i wykonywać różne czynności, każdy żywy organizm potrzebuje dostaw energii w odpowiedniej formie. Pod tym względem organizmy istniejące na tej planecie można podzielić na dwie zasadniczo różne grupy. Wszystkie zwierzęta, w tym człowiek, a także niektóre niższe organizmy, wymagają dostaw bogatego w energię materiału organicznego, pożywienia, które „zawierają kalorie”, aby użyć popularnego wyrażenia. Energia zawarta w produktach spożywczych jest udostępniana przez biologiczne utlenianie („spalanie”) węglowodanów, tłuszczów itp. Oczywiście tego typu organizmy, tak zwane organizmy heterotroficzne, są całkowicie zależne od dostaw materiału organicznego, występującego poza sobą.

Dr Melvin Calvin, 26 Października 1961.
w przeciwieństwie do organizmów heterotroficznych organizmy należące do drugiej grupy, tzw. organizmy autotroficzne, czyli rośliny zielone i niektóre bakterie, nie wymagają materiału organicznego dostarczanego z zewnątrz. Syntetyzują związki organiczne, przede wszystkim węglowodany, z substancji prostych, dwutlenku węgla i wody, substancji, które same w sobie nie zawierają żadnych kalorii. Energia potrzebna do syntezy jest dostarczana przez światło, które jest absorbowane przez organizmy, a następnie przekształcane przez nie z energii świetlnej w energię chemiczną. Sekwencja reakcji, w których dwutlenek węgla i woda są przekształcane w węglowodany, nazywana jest asymilacją dwutlenku węgla lub, biorąc pod uwagę rolę energii świetlnej, fotosyntezą.

staje się oczywiste, że fotosynteza nie tylko wyjaśnia istnienie organizmów autotroficznych, ale także dostarcza pokarmu dla ludzi i zwierząt. Innymi słowy, fotosynteza jest absolutnym warunkiem wstępnym dla całego życia na ziemi i najbardziej fundamentalną ze wszystkich reakcji biochemicznych. Szacuje się, że rośliny i mikroorganizmy na ziemi przekształcają około 6000 ton węgla z dwutlenku węgla do węglowodanów na sekundę, przy czym co najmniej cztery piąte tej ilości są przekazywane przez organizmy w oceanach.

zrozumiałe jest, że reakcja o takim znaczeniu i takich wymiarach powinna przyciągnąć zainteresowanie nauki na wczesnym etapie. Jednak przez ponad wiek postęp w zrozumieniu chemii fotosyntezy był bardzo powolny, częściowo z powodu braku odpowiednich metod eksperymentalnych.

ponad pięćdziesiąt lat temu uznano, że fotosynteza składa się z dwóch różnych faz, reakcji jasnych i reakcji ciemnych. Laureat Nagrody Nobla, dr Melvin Calvin, spędził wiele lat pracy badawczej nad chemią obu faz fotosyntezy, a w przypadku drugiej fazy, czyli reakcji prowadzących z dwutlenku węgla do produktów asymilacji-cytując Calvina, „ścieżka węgla w fotosyntezie” – jego praca doprowadziła do całkowitego wyjaśnienia niezwykle skomplikowanego problemu.

sukces został osiągnięty w wyniku błyskotliwej, zręcznej i wytrwałej pracy, do pewnego stopnia ułatwionej przez dostępność pewnych modelowych metod eksperymentalnych, które umożliwiają badania, które w dawnych czasach były po prostu niemożliwe. Można wymienić dwie takie metody: metodę znakowania izotopowego cząsteczek, wprowadzoną przez de Hevesy 'ego, oraz metody chromatograficzne, opracowane przez Martina i Synge’ a, które pozwalają na oddzielenie minutowych ilości związków w skomplikowanych mieszaninach. Dzięki pomysłowemu połączeniu tych i wielu innych metod Calvin zdołał prześledzić ścieżkę atomu węgla od dwutlenku węgla, pobranego przez roślinę, do gotowych produktów asymilacyjnych. Szczególnie ważną rolę w pracach Calvina odegrał radioaktywny izotop węgla, 14C, dobrze znany również w innych połączeniach.

Melvin Calvin pokazał za pomocą niektórych aparatów, których używał do badania roli węgla w fotosyntezie.
większość eksperymentów Calvina przeprowadzono przy użyciu mikroskopijnej zielonej algi, Chlorella pyrenoidosa, ale równoległe eksperymenty z roślinami wyższymi wykazały, że mechanizm asymilacji dwutlenku węgla jest taki sam we wszystkich roślinach.

pytanie, które zajmowało naukowców od ponad wieku, brzmiało: „Co jest podstawowym produktem asymilacji; co najpierw dzieje się z dwutlenkiem węgla pobieranym przez roślinę?”Calvin wykazał, że podstawową reakcją nie jest, jak wcześniej zakładano, redukcja dwutlenku węgla jako takiego, ale wiązanie dwutlenku węgla do substancji w akceptorze dwutlenku węgla, występujące w roślinie. Calvin był w stanie wykazać, że produkt powstały w tej reakcji wiązania jest związkiem organicznym znanym jako kwas fosfoglicerydowy.

to odkrycie miało fundamentalne znaczenie dla dalszego rozwoju. Pierwotny produkt asymilacji został uznany za związek, dobrze znany z wcześniejszych prac jako produkt pośredni biologicznej degradacji węglowodanów, a nie jakiś wcześniej nieznany związek; kwas fosfoglicerydowy został zidentyfikowany jako produkt rozpadu cukru już w 1929 roku przez Ragnara Nilssona w Sztokholmie. Identyfikacja przez Calvina głównego produktu asymilacji z kwasem fosfoglicerydowym doprowadziła do bardzo ważnego wniosku, że istnieje intymny związek między fotosyntezą a metabolizmem węglowodanów jako całości.

Melvin Calvin (po lewej) i Glenn Seaborg (po prawej) na konferencji prasowej i przyjęciu na lotnisku w San Francisco dla laureata Nagrody Nobla w dziedzinie chemii z 1986 roku, Yuan T. Lee.
późniejsze badania Calvina nakreśliły drogę między produktem podstawowym a końcowym produktem asymilacji, różnymi węglowodanami. To, co wcześniej zakładano, że jest redukcją dwutlenku węgla, okazało się redukcją kwasu fosfoglicerydowego. Aby zredukować kwas fosfoglicerydowy do poziomu węglowodanów, roślina musi dostarczyć zarówno środek redukujący, jak i tak zwany fosforan bogaty w energię. To właśnie do produkcji tych współczynników rośliny wykorzystują energię świetlną. Oznacza to, że energia świetlna nie jest bezpośrednio zaangażowana w reakcje asymilacji; energia świetlna jest wykorzystywana do regeneracji współczynników, które są zużywane w reakcjach asymilacji.

jak wspomniano powyżej, podstawową reakcją w asymilacji jest wiązanie dwutlenku węgla do akceptora, którego chemiczny charakter został ustalony przez Calvina. Dość niespodziewanie okazało się, że akceptor ten jest pochodną cukru, rybulozy, na którą nikt wcześniej nie zwracał uwagi. Gdy dwutlenek węgla jest związany z pochodną rybulozy, powstaje kwas fosfoglicerydowy.

ponieważ akceptor jest zużywany podczas reakcji wiązania, musi on oczywiście zostać zregenerowany z produktów asymilacji. Calvin wyjaśnił bardzo skomplikowany mechanizm tej regeneracji. Pomiędzy produktem pierwotnym a akceptorem znajduje się nie mniej niż dziesięć produktów pośrednich, a reakcje między tymi produktami są katalizowane przez jedenaście różnych enzymów.

© The Nobel Foundation 1962

• przemówienie akceptacyjne

Dr Melvin Calvin otrzymał Nagrodę Nobla w Stockholm concert hall, 1961.
M. Calvin:
Wasza Wysokość, Wasza Królewska Wysokość, Wasze Ekscelencje, panie i Panowie.
wyrażając się jedynie słowami, nasze osobiste uczucia przy tej okazji musisz wiedzieć, że są niemożliwe, a szczególnie dla tego, kto zwykle musi opisywać tylko rzeczy poza sobą. Uhonorowałeś moich kolegów, moją rodzinę i mnie, ale przede wszystkim moich towarzyszy nauki. Mówię nie tylko o tych, z którymi miałem przyjemność pracować bezpośrednio-ale o wielu innych, którzy nas poprzedzali i otaczali w naszej pracy. Dla każdego z nas, którzy wydają się mieć udany eksperyment, jest wielu, dla których ich własne eksperymenty wydają się jałowe i negatywne. Ale wnoszą swoją siłę do struktury, w której wszyscy budujemy.

Alfred Nobel, tworząc swoją fundację i nazywając cztery instytucje przyznające nagrody, dążył do wzmocnienia międzynarodowego zrozumienia. Wywyższając naukowców, a co za tym idzie ich naukę, dziś jego imię i jego nagrody nie mają sobie równych na świecie. Nie tylko podnosi naukę, ale także na nią wpływa.

Wasza Królewska Mość-Wasza Królewska Akademia Nauk i jej Komitety noblowskie w dziedzinie fizyki i chemii oraz Królewski Instytut Medyczno-chirurgiczny Caroline i jej Komitet Noblowski wykonały swoją pracę w ciągu ostatnich sześciu dekad, że ich decyzje są powszechnie akceptowane i wyznaczają nowe granice w nauce dla przyszłych pokoleń. Dobrze zaprojektował, a Ty i twoi rodacy możecie być dumni z waszej konstrukcji.

© The Nobel Foundation 1962

• biografia przesłana przez dr Calvina do Komitetu Noblowskiego

Dr. Melvin Calvin, laureat Nagrody Nobla, profesor fizyki i dyrektor Chemical Biodynamics Laboratory w Lawrence Berkeley Laboratory, pracuje w swoim laboratorium fotosyntezy. Dr Calvin otrzymał Nagrodę Nobla w 1961 roku za Wyjaśnienie chemii procesu fotosyntetycznego.
Melvin Calvin urodził się w St.Paul w stanie Minnesota, 8 kwietnia 1911 roku w rodzinie rosyjskich emigrantów. W 1931 uzyskał tytuł B. S. z chemii w Michigan College of Mining and Technology, a w 1935 tytuł doktora chemii na University of Minnesota. Lata akademickie 1935-37 spędził na University of Manchester w Anglii. Karierę naukową rozpoczął w 1937 roku na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley jako wykładowca, a od 1947 roku jest profesorem zwyczajnym. Od 1946 pełnił funkcję dyrektora zespołu Chemii Bioorganicznej w laboratorium radiacyjnym Lawrence ’ a. W 1960 roku grupa ta stała się laboratorium Biodynamiki chemicznej.

jest laureatem wielu medali, nagród i wykładów oraz członkiem wielu towarzystw naukowych. Ponadto został wybrany do National Academy of Sciences, American Philosophical Society, American Academy of Arts and Sciences, Royal Society of London, Royal Netherlands Academy of Sciences and Letters oraz Niemieckiej Akademii naukowców Leopoldina. Posiada tytuł honorowy D.Sc ukończył Michigan College of Mining and Technology, University of Nottingham, Oxford University i Northwestern University.

Dr Calvin mieszka w Berkeley w Kalifornii ze swoją żoną Genevieve Jemtegaard, córką Norweskich emigrantów, i ich dwiema córkami, Elin i Karole oraz ich synem Noelem.

jego życie naukowe rozpoczęło się od pracy na temat powinowactwa elektronowego halogenów, wykonanej pod kierunkiem profesora George ’ a A. Glocklera na University of Minnesota i ukończonej w 1935 roku. Kolejny dwuletni okres podoktorski spędził u profesora Michaela Polanyi ’ ego na Uniwersytecie w Manchesterze, w którym to czasie obudziło się jego zainteresowanie katalizą koordynacyjną, szczególnie metaloporfirynami. Zainteresowanie to jest nadal najważniejsze i zaowocowało zarówno teoretycznymi (Chemia związków chelatowych metali), jak i praktycznymi (syntetyczne związki chelatowe przenoszące tlen) zastosowaniami. Badanie elektronicznego, fotoelektrycznego i fotochemicznego zachowania takich materiałów zajmuje teraz znaczną część jego czasu.

po przybyciu do Berkeley na zaproszenie profesora Gilberta N. Lewisa, jego zainteresowania zwróciły się ku ogólnym teoretycznym aspektom organicznej struktury molekularnej i zachowania. Z tego okresu powstały dwie najważniejsze publikacje. Pierwszy, z profesorem Gilbertem N. Lewis zajmował się kolorem substancji organicznych, a druga, z profesorem G. E. K. Branchem, była teorią Chemii Organicznej. To właśnie od nich wywodzi się podstawowe zainteresowanie zachowaniem cząsteczek organicznych w ich najbardziej szczegółowym ujęciu.

to zainteresowanie w połączeniu z wcześniejszym na katalityczne zachowanie związków koordynacyjnych były naturalnymi rodzicami jego obecnego zaabsorbowania problemem fotosyntezy. Gotowa dostępność węgla-14, która rozpoczęła się w 1945 roku, skierowała wczesne prace na rozwój technik jego wykorzystania (węgiel izotopowy) i jego zastosowania do eksploracji fotosyntetycznej redukcji dwutlenku węgla (ścieżka węgla w fotosyntezie).

siedmiu laureatów LBL, pozowało przed 37-calowym magnesem Cyklotronowym Ernesta Lawrence ’ a. Od lewej: Owen Chamberlain, Edwin McMillan, Emilio Segre, Melvin Calvin, Donald Glaser, Luis Alvarez i Glenn Seaborg. 7 marca 1969.
rozszerzenie jego zainteresowań stąd na ogólne Problemy biologii było nieuniknione, a więc jego laboratorium jest obecnie zaludnione przez emigrantów ze wszystkich dziedzin nauki po obu stronach chemii-fizyki z jednej strony i biologii z drugiej.