“配位化学”的推动者

2021-12-28 22:06
科技尚品 2021年11期
关键词:光合作用实验室化学

梅尔文·埃利斯·卡尔文(Melvin Ellis Calvin,1911年4月8日~1997年1月8日),美国著名生化学家,加利福尼亚大学伯克利分校教授、劳伦斯伯克利国家实验室研究员。因与Andrew Benson和James Bassham发现卡尔文循环(Calvin Cycle),或称Calvin-Benson-Bassham循环而声名显赫,1961年获诺贝尔化学奖。

人物经历

卡尔文1911年4月8日生于美国明尼苏达州圣保罗市。1931年毕业于密歇根矿业技术学院,1935年获明尼苏达大学博士学位。1937年在伯克利加利福尼亚大学工作,1947年为教授。历任加利福尼亚大学劳伦斯伯克利实验室化学生物动力学组组长、化学生物动力学室主任、劳伦斯伯克利实验室副主任等职。并任美国植物生理学会理事长(1963~1964)和美国化学学会理事长(1971)。

学术生涯

1935年~1937年,卡尔文任职于英国的曼彻斯特大学。从1937年起,他在加州大学伯克利分校任教,并于劳伦斯伯克利国家实验室从事研究工作,直至1980年退休。

卡尔文在科学上的主要成就,是推动和发展了“配位化学”(亦称“络合物化学”),特别是对金属螯合物的研究作出了贡献。螯合物现已成为络合物化学中最重要的一个分支。卡尔文与A.A.本森等从1946年起利用新发现的放射性碳同位素14C标记的14CO2示踪,并结合纸层析新技术,研究了小球藻、栅列藻等植物光合作用中二氧化碳同化的早期产物。在双相纸层析放射自显影图谱中鉴定出20余种带有14C标记的化合物,包括糖磷酸酯、有机酸和氨基酸等。发现碳同化的初级产物是3-磷酸甘油酸,推断出C3,7糖磷酸酯之间的关系,并确定二氧化碳的受体是核酮糖-1,5-二磷酸。他证明碳同化的过程需要消耗ATP与NADPH。经过九年左右的时间,他终于弄清了光合作用中二氧化碳同化的循環式途径,即光合碳循环(还原戊糖磷酸循环),被称为卡尔文循环。

这次研究成果揭示了自然界中最基本的生命活动过程,同时也为人类有效地利用太阳能开辟了广阔的前景。由于这项工作具有的现实意义,卡尔文获得了1961年诺贝尔化学奖。

卡尔文等对光合作用中的光化学反应进行了人工模拟,电子可以通过水油界面进行传递,在界面两侧分别产生氧化与还原的产物;如改在胶状硅胶粒进行,可促进电子传递过程。卡尔文等还应用气相层析及质谱分析方法研究了地球的化学演化。

1973年以后,卡尔文从事能源植物的寻找工作,发现续随子(Euphorbia lathyris)植物含5%(干)高热值类萜混合物,裂解后可代汽油;还含20%(干)可经发酵形成乙醇的己糖。用钻孔法可从柯帕巴胶树(Copaifera)获得一种油,直接用作柴油机的燃料。

卡尔文的主要研究作品有:与海德尔伯格等合著的《碳的同位素》;与马岱尔合著的《金属螯合物的化学原理》;与巴沙姆合著的《碳在光合作用中的活动机理》等。除了发表大量研究论文及综述外,卡尔文还著有《同位素碳的测量及化学操作技术》(1949)、《碳化合物的光合作用》(1962)、《化学演化》(1969)等书。

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