كالفين أمضى سنوات عديدة لدراسة تفاعلات البناء الضوئي

(ثاني أكسيد الكربون) ويخرج منها نواتج التفاعل

أو بمعنى أصح مسار الكربون فى البناء الضوئى

وجود طرق تجريبية جديدة

سمحت للباحثين فى هذا المجال

اثنين من هذه الطرق تعليم الجزيئات بالنظائر المشعة

والتي ابتكرها دى هيرس

وطريقة الكروماتوغرافيا التي ابتكرها مارتان وسينج

والتي تسمح بفصل كميات ضئيلة من المركبات في مخلوط منها

بطريقة مبتكره عبقرية دمج بين الطريقتين

وطرق أخرى كالفين نجح في تتبع مسار الكربون من ثاني أكسيد الكربون والتي امتصها النبات لكي يحولها إلى منتج نهائي

الكربون المشع النظير  C14 معروف في ارتباطات أخرى

 لعب دور مهم في أبحاث كلفن

كل تجاربه أجراها على طحالب خضراء ميكروسكوبيه

(كلوريلا بيرلوبدوزا )

ولكن التجارب التي أجريت على النباتات الراقية

تمثيل ثاني أكسيد واحد في كل النباتات

السؤال الذي حير العلماء

ماهو المنتج الأولى لعملية التمثيل والذي يحدث أولا

والذي تأخذه النباتات

أوضح أن التفاعل الأولى ليس كما هو معروف مسبقا

اختزال ثاني أكسيد الكربون كما هو

ولكن تثبيت ثاني أكسيد الكربون

إلى ماده تسمى مستقبل ثاني أكسيد الكربون

Carbon dioxide acceptor

موجود في النباتات كلفن أصبح قادر على التعرف على الناتج المتكون

في هذا التفاعل المثبت هو عضويه تعرف

Phosphoglyceric acid

(حمض الفوسفو جلسرين)

هذا الكشف كان مهما لما سيتبعه من كشوف
الناتج الأولى للتمثيل عرف انه مركب معروف
منذ بدأ البحث هو ناتج وسيط للانحلال البيولوجى
للكربوهيدرات وليس مركب مجهول
حمض الفوسفو جلسرين عرف بأنه الناتج من انحلال السكر منذ عام 1929 رانز نيلسون في استكهولم
تحديد كالفين لحمض الفوسفوريك أدى إلى معرفة العلاقة
بين البناء الضوئي وأيض الكربوهيدرات عموما
أبحاث كالفين خططت المسار
بين الناتج النهائي ------ والناتج الأولى
وهى الكربوهيدرات العديدة والتي تعتبر اختزال لحمض الفوسفوجلسرين لمستوى الكربوهيدرات
لابد أن يقدم النبات العامل المختزل
المنتج الغنى بالطاقة والفوسفات
لكي ينتج النبات هذا العامل
يحتاج النبات أن يستخدم طاقة الضوء
هذا يعنى أن طاقة الضوء لا تستخدم مباشرة
طاقة الضوء تستخدم في إعادة تجديد العوامل المساعدة
التي تستهلك في تفاعلات التمثيل

التفاعل الرئيسي في التمثيل هو تثبيت ثاني أكسيد الكربون
لمستقبل والذي حدد طبيعته كالفين
وعلى غير المتوقع وجد هذا المستقبل
أحد مشتقات سكر الريبولوز
عندما يثبت ثاني أكسيد الكربون لمشتق الريبولوز
يتكون حمض الفوسفوجلسرين
لان المستقبل يستهلك أثناء تفاعل التثبيت
لابد من إعادة تكوينه من منتجات التمثيل
أوضح كالفين هذه الآليه المعقدة لإعادة البناء
مابين المنتج الأولى والمستقبل هناك مالا يقل عن عشرة مواد وسيطة والتفاعلات بين هذه المنتجات تحفزها أحد عشر إنزيما وهذا يعتبر من أهم التفاعلات في كوكبنا