Nem csak az emberek szeretik a szénhidrátokat. A növényeknek a túléléshez is szükségük van rájuk, a szénhidrát pedig fontos energiaforrás. A fotoszintézis során a növények a vizet szén-dioxiddal és a napfénnyel egyesítik szénhidrátok előállítására. A fotoszintézisnek két része van: a fénytől függő reakciók és a fénytől független reakciók vagy a sötét reakciók.
A Calvin-ciklus sötét reakció, mert nincs szüksége napfényre. Bár napközben megtörténhet, ez a folyamat nem igényel energiát a nap működéséhez. A Calvin-ciklus további megnevezései a Calvin-Benson-ciklus, a fénytől független reakció, a szén-fixálás és a C3 útvonal.
A Calvin-ciklus során a növény szén-dioxidot ragad meg, amely a cukorral, a ribulóz-biszfoszfáttal - RuBP - reagálva hatszénes cukrot eredményez. Ezután ez a hat szénatomos cukor a RuBisCO enzim segítségével lebomlik, és két molekulát állít elő 3-foszfoglicerinsavból vagy 3PGA-ból. Ezután az adenozin-trifoszfát, az ATP és a nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát-hidrogén, az úgynevezett NADPH átalakítja a 3PGA-t glicerinaldehid-3-foszfáttá, rövidítve G3P-ként. A G3P egy része RuBP-vé válik, így a ciklus újrakezdődhet. A G3P egy másik része elősegíti a fruktóz-difoszfát létrehozását, amely szénhidrátokká válhat, mint például glükóz vagy szacharóz.
A Calvin-ciklus végterméke egy egyszerű cukor. Ez a cukor szénhidráttá válhat, például keményítővé, amely a növények számára alapvető energiaforrás. Például a növények szállíthatnak glükózt olyan fontos folyamatok elvégzésére, mint például a légzés elősegítése az energia felszabadítása érdekében. Tárolási célokra is átalakíthatják a glükózt, vagy építőelemként használhatják a nagyobb növekedéshez.
Az a szén-dioxid-mennyiség, amelyhez a növény hozzáférhet, befolyásolja a Calvin-ciklust. A magasabb szén-dioxid-koncentráció azt jelenti, hogy a fotoszintézis folyamatának sebessége növekedhet. Ezenkívül a hőmérséklet befolyásolja a ciklust. Mivel enzimekre van szükség, a túl magas vagy túl alacsony hőmérséklet hatással lesz rá.
Melvin Calvin amerikai vegyész felfedezte a Calvin-ciklust. Később 1961-ben kémiai Nobel-díjat nyert. A kaliforniai Berkeley Egyetemen dolgozott, miközben szén-14 izotópot használt a növények fotoszintézisének megértésére. Ez a radioaktív izotóp segített abban meghatározni, hogyan működik a fénytől független reakció az egysejtű algákban.
