卡尔文循环

氧光合作用每年将约2000亿吨二氧化碳（CO₂）转化为有机化合物，并产生约1400亿吨大气氧（O₂）。光合作用是人类所有食物和氧气需求的基础。

光合过程可分为两组发生在植物叶绿体不同区域的反应：光依赖反应和光独立或暗反应。光依赖反应发生在叶绿体的类囊体膜上。它将光能转换成化学能，储存为ATP和NADPH。然后在叶绿体的基质区域中利用这种能量，通过卡尔文循环（Calvin-Benson Cycle）的光独立反应将大气二氧化碳还原成复杂碳水化合物。

卡尔文循环（Calvin-Benson Cycle）

卡尔文循环代表光独立的光合反应集合。它利用在光依赖反应中产生的三磷酸腺苷(ATP)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酯 (NADPH) 将大气中的CO2转化为复杂的碳水化合物。卡尔文循环还可再生二磷酸腺苷 (ADP)和NADP+，用于光依赖反应。

在卡尔文循环开始时，大气CO2通过气孔进入叶片。在叶绿体基质区，核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(RuBisCO)将一个碳原子从CO2添加到5-碳 (5C)受体糖分子，核酮糖-1,5-二磷酸 (RuBP。由此产生的6C分子高度不稳定，分裂成两个3-磷酸甘油酸（3-PGA）分子。磷酸甘油酸激酶利用ATP使这些3-PGA分子磷酸化，形成1,3-双磷酸甘油酸。甘油醛3-磷酸脱氢酶利用NADPH还原这些分子，形成甘油醛3-磷酸酯（G3P），一种3C糖。最终产品命名为 C3碳固定，这是 Calvin-Benson循环的别名。

为了固定6个CO2分子，卡尔文循环减少了12个 NADPH和18个ATP分子。这些能量来源由光合作用的光依赖反应补充。六个CO2连接到六个5C分子(RuBP)）上，这些5C分子分裂成12个3C分子 (G3P）。其中10个G3P分子再生6个RuBP受体分子，继续循环。G3P的两个分子转化为一个葡萄糖。G3P还可用于合成其它碳水化合物、氨基酸和脂质。