Calvin, Melvin

biochimico statunitense (St. Paul, Minnesota, 1911-1997). Laureato in chimica presso l'Università del Minnesota, si dedicò in particolare allo studio della fotosintesi clorofilliana. Applicando le nuove sensibili tecniche sviluppatesi nel dopoguerra (uso di molecole marcate con radioisotopi, cromatografia a scambio ionico e su carta) e lavorando con un'alga verde monocellulare (Chlorella), individuò i primi composti che si formano da anidride carbonica e acqua in presenza di luce e giunse alla conclusione che essi entrano in un ciclo (detto appunto ciclo di Calvin) che permette di incorporare via via altra anidride carbonica, ottenendo, oltre a ossigeno, amido e altri composti organici. Per queste ricerche Calvin ricevette il premio Nobel per la chimica nel 1961. Successivamente egli ha studiato la possibilità di riprodurre in laboratorio, con adatti catalizzatori, il processo di fotosintesi, che, sfruttando l'energia solare, permette di ottenere, da anidride carbonica e acqua, ossigeno e sostanze organiche utili come alimento.

Ciclo di Calvin.Sequenza di reazioni biochimiche nella quale viene prodotta una molecola di fruttosio "Vedi schema vol. V, pag. 234" (uno zucchero a sei atomi di carbonio), a partire da sei molecole di anidride carbonica, con consumo di energia (nella forma di ATP) e di equivalenti di riduzione (nella forma di NADPH o TPNH). Lo schema generale della reazione è:

Come in altri cicli di reazioni biochimiche, anche nel ciclo di Calvin un composto di peso molecolare elevato (il ribuloso) viene utilizzato per veicolare un metabolita troppo piccolo per essere impiegato direttamente (l'anidride carbonica). L'apparente complessità del ciclo di Calvin dipende, oltre che dal numero delle reazioni implicate, dalla necessità di considerare il rapporto stechiometrico di 6 molecole di anidride carbonica per molecola di fruttosio formata. Il ciclo di Calvin è avviato dalla reazione di fissazione dell'anidride carbonica sul pentoso ribuloso 1,5-difosfato, catalizzata dall'enzima ribuloso difostato carbossi dismutasi. Il prodotto di questa reazione è il 2-carbossi- 3 cheto-ribitolo 1,5-difosfato, un composto instabile che spontaneamente si scinde in due molecole di acido 3-fosfoglicerico, a loro volta trasformate in gliceraldeide 3-fosfato, uno zucchero a tre atomi di carbonio. Gli zuccheri a tre atomi di carbonio prodotti vengono in parte trasformati in zuccheri a 6 atomi di carbonio, quali il fruttosio, e in parte ricombinati tra loro in una serie di reazioni intese a rigenerare il ribuloso che rientra nel ciclo. Non c'è rapporto diretto tra il ciclo di Calvin e la fase luminosa della fotosintesi, nella quale viene assorbita l'energia chimica (NADPH ridotto, ATP) consumata nel ciclo di Calvin.