കാൽവിൻ ചക്രം

സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ സഹായത്താൽ അന്തരീക്ഷത്തിലെ കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ്, വേരുകളിലൂടെയും (ചിലപ്പോൾ കാണ്ഡത്തിലൂടെയും) ആഗിരണം ചെയ്തു ലഭിക്കുന്ന ജലം എന്നിവയെ വിഘടിപ്പിച്ച് ഊർജ്ജവും ഓക്സിജനും അന്നജവും മറ്റുമാക്കിത്തീർക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണു് പ്രകാശസംശ്ലേഷണം. ഈ സങ്കീർണ്ണമായ പ്രക്രിയയുടെ രാസപരമായ മാറ്റങ്ങളിലെ ഒരു പ്രധാന ഘട്ടം വിശദീകരിക്കുന്ന രാസചക്രമാണു് കാൽവിൻ ചക്രം അഥവാ കാൽവിൻ സൈക്കിൾ. കാൽവിൻ-ബെൻസൺ-ബഷാം സൈക്കിൾ (Calvin–Benson-Bassham [CBB] cycle, നിരോക്സീകാരക പെന്റോസ് ഫോസ്ഫേറ്റ് സൈക്കിൾ (reductive pentose phosphate cycle), സി-3 സൈക്കിൾ (C3 cycle) എന്നിങ്ങനേയും ഇതിനു പേരുണ്ടു്.

കാൽവിൻ ചക്രം

ഈ സുപ്രധാനമായ ജൈവരാസപ്രവർത്തനം പ്രധാനമായും ഒരു ഓക്സീകരണ-നിരോക്സീകരണചക്രമാണു്. പ്രകാശകിരണങ്ങളുടെ ആവശ്യമില്ലാത്ത ഇരുണ്ട രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ (dark reaction) എന്ന വിഭാഗത്തിലാണു് ഈ പ്രവർത്തനചക്രത്തെ ജൈവരസതന്ത്രജ്ഞർ ഉൾപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നതു്. എന്നാൽ പ്രകാശോർജ്ജത്തിന്റെ ആദ്യഘട്ടത്തിനുശേഷം ഒരു താൽക്കാലികരൂപമാക്കി മാറ്റപ്പെട്ട രാസോർജ്ജവും അതുൾക്കൊള്ളുന്ന പദാർത്ഥവും ആധാരമാക്കിയാണു് കാൽവിൻ സൈക്കിൾ ചംക്രമണം നടത്തുന്നതു്. അതിനാൽ വെളിച്ചത്തിന്റെ സാന്നിദ്ധ്യത്തിൽ നടക്കുന്ന ഒരു 'ഇരുണ്ട രാസപ്രവർത്തനം'എന്നു പറയുന്നതാവും കൂടുതൽ ശരി.

അടിസ്ഥാനപ്രവർത്തനതത്വം

മൂന്നു ഘട്ടങ്ങളായി കാൽവിൻ ചക്രത്തെ വിഭജിക്കാം. ആദ്യഘട്ടത്തിൽ, ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റുകളിൽ നടക്കുന്ന പ്രഥമഘട്ട പ്രകാശോർജ്ജ ആഗീരണത്തിന്റെ ഫലമായി ലഭ്യമായ ATPയും NADPHയും ചേർന്ന ഊർജ്ജവാഹക തന്മാത്രകൾ (റിബുലോസ് 1,5-ബൈഫോസ്ഫേറ്റ്)ഒരു എൻസൈമിന്റെ സഹായത്തോടെ കാർബൺ ഡയോക്സൈഡുമായി ചേരുന്നു. ഇതിൽ നിന്നുമുണ്ടാവുന്ന കാർബോഹൈഡ്രേറ്റ് രൂപമാണു് 3-ഫോസ്ഫോഗ്ലിസറേറ്റ്. രണ്ടാം ഘട്ടത്തിൽ, ഈ സംയുക്തത്തിൽ കൃത്യമായ എണ്ണം ATP യും NADPH -ഉം ചേർന്നു് ADPയും NADP+ യും കൂടാതെ G3P എന്ന ഉൽപ്പന്നവുമുണ്ടാവുന്നു. മൂന്നാം ഘട്ടത്തിൽ, G3P വീണ്ടും മൂലപദാർത്ഥമായ RuBP ആയി മാറുന്നു.

ഇങ്ങനെ ഒരു വട്ടം പ്രവർത്തനം നടന്നുകഴിയുമ്പോൾ അസ്ഥിരാവസ്ഥയിലുണ്ടായിരുന്ന ഊർജ്ജത്തേയും അതിനെ ഉൾക്കൊണ്ടിരുന്ന ഒരു പദാർത്ഥത്തിൽ നിന്നും വേർപ്പെടുത്തി, സ്ഥിരവും പുനരുപയോഗപ്രദവുമായ മറ്റൊരു പദാർത്ഥത്തിലേക്കെത്തിക്കുക എന്ന പ്രവൃത്തിയാണു് കാൽവിൻ ചക്രം പൂർത്തിയാക്കിയതെന്നു പറയാം.

പരീക്ഷണഘട്ടങ്ങൾ

റേഡിയോ ആക്ടീവ് ഐസോടോപ്പ് ആയ കാർബൺ-14 ഉപയോഗിച്ച് ബെർക്കിലിയിലെ യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് കാലിഫോർണിയയിൽ മെൽവിൻ കാൽവിൻ, ജെയിംസ് ബാസ്ഹാം, ആൻഡ്ര്യൂ ബെൻസൺ എന്നിവരാണ് കാൽവിൻ ചക്രം കണ്ടെത്തിയത്. നിരവധി പ്രകാശപതനങ്ങൾക്കുശേഷം ഏകകോശജീവികളായ സെനിഡസ്മസ് പായൽ (ആൽഗ)സസ്യങ്ങളുടെ ലായനിയെ നിർജ്ജീവമാക്കി, കോശഘടകങ്ങളെ വേർതിരിച്ചെടുത്തു. ഇതിലെ ഒരുതുള്ളിയോളമെടുത്ത് പേപ്പർ ക്രൊമാറ്റോഗ്രാഫി സങ്കേതം വഴി ഘടകപദാർത്ഥങ്ങളെ വേർതിരിച്ചു. സമാനസാഹചര്യങ്ങളിൽ വേർതിരിയപ്പെട്ട മുന്നറിവുള്ള പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സ്ഥാനത്തോട് ക്രൊമാറ്റോഗ്രഫി വഴി വേർതിരിച്ച ഘടകങ്ങളെ താരതമ്യം ചെയ്തു. കാർബൺ-14 ഉപയോഗിച്ച് പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിനാവശ്യമായ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ റേഡിയോആക്ടീവ് ആക്കിയശേഷം എക്സ് റേ ഫിലിമിൽ കാർബൺ-14 പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന വികിരണങ്ങളുടെ അടയാളം വച്ച് കാർബൺ-14ന്റെ സ്ഥാനം മനസ്സിലാക്കാം. പ്രകാശസംശ്ലേഷണപ്രവർത്തനപരീക്ഷണം തുടങ്ങി 30 സെക്കൻഡുകൾക്കകം കാർബൺ-14നെ ഗ്ലൂക്കോസ് തന്മാത്രകൾ ഉൾക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നതായി കാൽവിൻ കണ്ടെത്തി. 5 സെക്കൻഡുനേരത്തേയ്ക്കുമാത്രം പ്രകാശസംശ്ലേഷണപ്രവർത്തനപരീക്ഷണം നിലനിർത്തിയപ്പോൾ കാർബൺ-14 ഗ്ലൂക്കോസിലെത്താതെ മറ്റുചില ലഘുവായ തൻമാത്രകളിൽ ഉൾച്ചേർന്നിരിക്കുന്നത് ബോധ്യപ്പെട്ടു.

പുറത്തേയ്ക്കുള്ള കണ്ണികൾ

• ജോൺ കൈർക്കിന്റെ വിഖ്യാതമായ ജീവശാസ്ത്ര അനിമേഷൻ സൈറ്റ് Archived 2012-06-20 at the Wayback Machine.
• കാൽവിൻ ചക്രം- ഘട്ടങ്ങൾ
• കാൽവിൻ ചക്രം - കണ്ടെത്തൽ Archived 2012-06-30 at the Wayback Machine.