ნახშირწყლები მხოლოდ ადამიანებს არ უყვართ. მცენარეებს მათ სიცოცხლე სჭირდებათ და ნახშირწყლები მნიშვნელოვანი ენერგიის წყაროა. ფოტოსინთეზის დროს მცენარეები აერთიანებენ წყალს ნახშირორჟანგთან და მზის სინათლესთან და ნახშირწყლებს წარმოქმნიან. ფოტოსინთეზს ორი ნაწილი აქვს: სინათლეზე დამოკიდებული რეაქციები და სინათლისგან დამოუკიდებელი რეაქციები ან ბნელი რეაქციები.
კალვინის ციკლი მუქი რეაქციაა, რადგან მას არ სჭირდება მზის სხივები. მიუხედავად იმისა, რომ ეს შეიძლება დღის განმავლობაში მოხდეს, ეს პროცესი მზისგან ენერგიას არ საჭიროებს მუშაობისთვის. კალვინის ციკლის სხვა სახელებია კალვინ-ბენსონის ციკლი, სინათლისგან დამოუკიდებელი რეაქცია, ნახშირბადის ფიქსაცია და C3 გზა
კალვინის ციკლის დროს, მცენარე იკავებს ნახშირორჟანგს, რომელიც რეაგირებს შაქართან, რიბულოზას ბისფოსფატთან - RuBP - ექვს ნახშირბადის შაქრით. შემდეგ, ეს ექვს ნახშირბადის შაქარი იშლება ფერმენტის RuBisCO დახმარებით და ქმნის 3-ფოსფოგლიცერინის მჟავას, ან 3PGA- ს ორი მოლეკულას. შემდეგ, ადენოზინტრიფოსფატი, ATP და ნიკოტინამიდი ადენინი დინუკლეოტიდის ფოსფატის წყალბადს, სახელწოდებით NADPH, 3PGA გადააქვთ გლიცერალდეჰიდ-3-ფოსფატად, შემოკლებით G3P. G3P- ის ნაწილი ხდება RuBP, ასე რომ ციკლი შეიძლება თავიდან დაიწყოს. G3P– ის კიდევ ერთი ნაწილი ხელს უწყობს ფრუქტოზას დიფოსფატის შექმნას, რომელიც შეიძლება გახდეს ნახშირწყლები, როგორიცაა გლუკოზა ან საქაროზა.
კალვინის ციკლის საბოლოო პროდუქტი არის მარტივი შაქარი. ეს შაქარი შეიძლება გახდეს ნახშირწყლები, როგორიცაა სახამებელი, რომელიც ენერგიის სასიცოცხლო წყაროა მცენარეებისთვის. მაგალითად, მცენარეებს შეუძლიათ გლუკოზის ტრანსპორტირება ისეთი მნიშვნელოვანი პროცესების გასაკეთებლად, როგორიცაა სუნთქვის დახმარება ენერგიის გამოყოფისთვის. მათ ასევე შეუძლიათ გლუკოზის გარდაქმნა შენახვის მიზნით ან გამოიყენონ იგი შენობის ბლოკად, რომ გაიზარდონ.
ნახშირორჟანგის რაოდენობა, რომელიც მცენარეს შეუძლია ჰქონდეს, გავლენას ახდენს კალვინის ციკლზე. ნახშირორჟანგის უფრო მაღალი კონცენტრაცია ნიშნავს, რომ შეიძლება გაიზარდოს ფოტოსინთეზის პროცესის სიჩქარე. გარდა ამისა, ტემპერატურა გავლენას ახდენს ციკლზე. ვინაიდან ეს მოითხოვს ფერმენტებს, ტემპერატურა, რომელიც არის ძალიან მაღალი ან ძალიან დაბალი, მასზე იმოქმედებს.
ამერიკელმა ქიმიკოსმა მელვინ კალვინმა აღმოაჩინა კალვინის ციკლი. მოგვიანებით მან მოიგო 1961 წლის ნობელის პრემია ქიმიაში. მუშაობის დროს კალიფორნიის უნივერსიტეტში, ბერკლიში, მან ნახშირბადის 14 იზოტოპი გამოიყენა მცენარეებში ფოტოსინთეზის პროცესის გასაგებად. ეს რადიოაქტიური იზოტოპი დაეხმარა მას დაედგინა, თუ როგორ მუშაობს სინათლისგან დამოუკიდებელი რეაქცია ერთუჯრედიან წყალმცენარეებში.