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martedì 26 aprile 2011

Melvin Calvin 50 anni fa vinse il Nobel per la chimica

Nell’anno internazionale della chimica non si poteva non fare riferimento a questo illustre biochimico che ha spiegato al modo una parte importante della fotosintesi clorofilliana che da allora è comunemente chiamata ciclo di Calvin.


Calvin nato nel Minnesota negli Stati Uniti giusto 100 anni fa e grazie ai suoi studi a vinse, 50 anni dopo nel 1961, il premio Nobel per la chimica. Era figlio di immigrati russi si laureò in chimica nel 1935 ed entrò a far parte della Facoltà di Chimica dell'Università della California a Berkeley dove ottenne nel 1947 la cattedra appunto di chimica
Lavorando con un'alga verde unicellulare la Chlorella, utilizzando il carbonio-14, che ricordo è l'isotopo radioattivo del carbonio, come tracciante si servì di tecniche che per l’epoca erano all’avanguardia, per distinguere e identificare le molecole presenti nella sequenza biochimica che studiava. Calvin e il suo gruppo, di cui faceva parte anche A.A. Benson , riuscirono a riconoscere in modo molto accurato le complicate sequenze metaboliche che vanno dall'assorbimento dell’anidride carbonica (CO2) alla sintesi del glucosio e quelle degli altri numerosi composti organici coinvolti nel processo.

Questa sequenza di reazioni, in principio descritta come fase oscura (poiché è un processo che può avvenire anche al buio e che segue un’iniziale fase luminosa, in cui è invece necessario la presenza di luce) è oggi comunemente nota come ciclo di Calvin e Benson , dal nome del suo collega Andrew Benson, e chiarisce tra l’altro come la luce solare agendo sulla clorofilla e sugli altri pigmenti fotosintetici serva ad alimentare la sintesi di molecole energetiche (ATP e NADP ridotto) impiegati nella fase oscura successiva

Nei suoi ultimi anni di attività lo scienziato si dedicò allo studio di piante ad alta efficienza fotosintetica i suscettibili di impiego come fonti di energia rinnovabile. Nel 1992 ha pubblicato la sua autobiografia scientifica dal titolo Following the Trail of Light: A Scientific Odyssey in cui racconta la storia delle scoperte che lo hanno portato alla sua scoperta e infine a vincere il Nobel.

Il ciclo di Calvin-Benson della fotosintesi clorofilliana è un processo metabolico ciclico che avviene all’interno del cloroplasto l’organulo caratteristico della cellula vegetale vero laboratorio per la fotosintesi e che utilizza le molecole energetiche ATP e NADPH provenienti dalla fase luce-dipendente per sintetizzare glucosio Il glucosio è uno zucchero costituito da sei atomi di carbonio, mentre la CO2 ne ha uno solo. Con il ciclo di Calvin-Benson si ottengono 12 molecole a tre atomi di carbonio :dieci di queste riformano gli zuccheri di partenza , mentre le altre due danno una molecola di glucosio, a sei atomi di carbonio che rappresenta il guadagno netto del ciclo. Quest'ultimo, non appena sintetizzato, può seguire varie strade:

1. viene unito al fruttosio per formare saccarosio

2. in alternativa, più molecole di glucosio si possono unire tra loro formando amido all'interno dello stesso cloroplasto;

3. il glucosio prodotto può essere usato per la sintesi di altre molecole come ad esempio, la cellulosa

Tra le cose  più importantì di questa scoperta è  il fatto che che in questo processo il ciclo riporta agli zuccheri di partenza in grado di agganciare altra CO2 così da richiedere ogni volta una limitata quantità di energia con un vantaggio per la cellula vegetale.