卡爾文循環（Calvin cycle）是植物通過光合作用固定CO2的基本循環。1946年美國加州大學卡爾文和本森的實驗室以小球藻為實驗植物，采用14C同位素標記與雙向紙層析技術，發現了光合作用中CO2固定的反應步驟，推導出CO2同化的途徑，被稱之為卡爾文循環，并因此獲得1961年的諾貝爾化學獎。該途徑中CO2固定的最初產物為三碳化合物，也被稱為C3途徑。
卡爾文循環是所有植物光合作用碳同化的基本途徑，大致可分為3個階段，包括1，5-二磷酸核酮糖（ribulose-1，5-bisphosphate，RuBP）的羧化、C3產物的還原和RuBP的再生，所有反應在葉綠體基質中完成。
01
RuBP的羧化
RuBP在1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（RuBP carboxylase/oxygenase，Rubisco）的作用下，與進入葉綠體的CO2形成中間產物，后者水解為2分子的3C化合物3-磷酸甘油酸（3-phosphoglycerate，PGA）。
02
C3產物的還原
PGA在3-磷酸甘油酸激酶（3-phosphoglycerate kinase，PGK）的催化下，利用光合作用光反應產生的ATP，形成1，3-二磷酸甘油酸（1，3-diphosphoglyceric acid，DPGA）。DPGA在3-磷酸甘油醛脫氫酶（glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH）作用下被NADPH和H+還原，形成3-磷酸甘油醛（3-phosphoglyceraldehyde，PGAld）。
03
RuBP的再生
經羧化反應和還原反應形成的PGAld通過一系列的轉變，形成5-磷酸核酮糖（ribulose-5-bisphosphate，Ru5P），最后由5-磷酸核酮糖激酶（ribulose-5-phosphate kinase）催化，消耗ATP，再次形成RuBP。
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