（一）卡尔文循环
CO2同化历程
卡尔文（CalvinM）等人利用放射性同位素示踪和纸层析等技术研究了光合细胞中CO2固定的历程，并提出了CO2同化的循环途径，故称为卡尔文循环（TheCalvincycle）或者光合环（photosyntheticcycle）。由于这个循环中的CO2受体是一种戊糖（核酮糖二磷酸），故又称为还原的磷酸戊糖循环（reductivepentosephosphatecycle）。在这个循环中CO2固定的最初产物是一种三碳化合物，故又称C3途径（C3pathway）。
卡尔文环存在于叶绿体的基质中，由3个主要部分组成：羧化作用（carboxylation）、还原作用（reduction）和再生（regeneration）。图3-21总结了卡尔文环的3个阶段。羧化作用包括1分子CO2和H2O添加到核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）形成2分子3-磷酸甘油酸（3-PGA）。在还原阶段，3-PGA中的羧基被还原为3-磷酸甘油醛中的醛基。但还原作用不是直接发生的，而是3-PGA先由ATP转换成1，3-二磷酸甘油酸（1，3-bis-PGA）；然后1，3-bisPGA由还原剂NADPH还原为3-磷酸甘油醛（3-PGald）。
ATP和NADPH来源于光合磷酸化和光合电子传递。再生主要是RuBP的重新形成，它包括3-C，4-C，5-C，6-C和7-C磷酸糖的转变（图3-22）。5-磷酸核酮糖（Ru-5-P）转变为RuBP需要1分子ATP。
从图3-22可知，每固定1分子的CO2需要3分子ATP，其中2分子ATP用于把3-PGA转变成为1，3-bisPGA，另1分子ATP用于把Ru-5-P生成RuBP。1，3-bisPGA转变为3-PGald需要1分子NADPH，所以固定1分子CO2还需要2分子NADPH。
卡尔文环运转3次，就可以净产生1分子3-PGald。3-PGald可用于叶绿体中合成淀粉；也可以通过反向载体系统，与细胞质中的Pi或者3-PGA交换，运出叶绿体；3-PGald也可以转变为DHAP后运出叶绿体。