البشر ليسوا وحدهم من يحبون الكربوهيدرات. تحتاجها النباتات أيضًا للبقاء على قيد الحياة ، وتعتبر الكربوهيدرات مصدرًا مهمًا للطاقة. أثناء عملية التمثيل الضوئي ، تجمع النباتات بين الماء وثاني أكسيد الكربون وأشعة الشمس لإنتاج الكربوهيدرات. هناك جزأين لعملية التمثيل الضوئي: التفاعلات المعتمدة على الضوء والتفاعلات المستقلة عن الضوء أو التفاعلات المظلمة.
دورة كالفين هي رد فعل مظلم لأنها لا تحتاج إلى ضوء الشمس. على الرغم من أنه يمكن أن يحدث خلال النهار ، إلا أن هذه العملية لا تتطلب طاقة من الشمس للعمل. تشمل الأسماء الأخرى لدورة كالفن دورة كالفين بنسون ، والتفاعل المستقل عن الضوء ، وتثبيت الكربون و C3 مسار.
خلال دورة كالفين ، يلتقط النبات ثاني أكسيد الكربون ، والذي يتفاعل مع السكر وثنائي فوسفات الريبولوز - RuBP - لصنع سكر من ستة كربون. بعد ذلك ، يتحلل هذا السكر المكون من ستة كربون بمساعدة إنزيم RuBisCO لصنع جزيئين من حمض الفوسفوجليسيريك 3 ، أو 3PGA. بعد ذلك ، يقوم الأدينوزين ثلاثي الفوسفات ، ATP والنيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد هيدروجين الفوسفات ، المسمى NADPH ، بتحويل 3PGA إلى glyceraldehyde-3-phosphate ، والمختصر باسم G3P. يتحول جزء من G3P إلى RuBP ، لذلك يمكن أن تبدأ الدورة مرة أخرى. يساعد جزء آخر من G3P في تكوين ثنائي فوسفات الفركتوز ، والذي يمكن أن يصبح كربوهيدرات مثل الجلوكوز أو السكروز.
المنتج النهائي لدورة كالفين هو سكر بسيط. يمكن أن يصبح هذا السكر من الكربوهيدرات مثل النشا ، وهو مصدر طاقة حيوي للنباتات. على سبيل المثال ، يمكن للنباتات نقل الجلوكوز للقيام بعمليات مهمة مثل المساعدة في التنفس لإطلاق الطاقة. يمكنهم أيضًا تحويل الجلوكوز لأغراض التخزين أو استخدامه كحجر بناء لينمو بشكل أكبر.
تؤثر كمية ثاني أكسيد الكربون التي يمكن للنبات الوصول إليها على دورة كالفين. يعني التركيز الأعلى لثاني أكسيد الكربون أن معدل عملية التمثيل الضوئي يمكن أن يزداد. بالإضافة إلى ذلك ، تؤثر درجة الحرارة على الدورة. نظرًا لأنه يتطلب إنزيمات ، فإن درجة الحرارة المرتفعة جدًا أو المنخفضة جدًا ستؤثر عليه.
اكتشف الكيميائي الأمريكي ملفين كالفين دورة كالفين. حصل لاحقًا على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1961. أثناء عمله في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، استخدم نظير الكربون 14 لفهم عملية التمثيل الضوئي في النباتات. ساعده هذا النظير المشع في تحديد كيفية عمل التفاعل المستقل عن الضوء في الطحالب وحيدة الخلية.