卡爾文循環

卡爾文循環，或簡稱卡氏循環。是一種類似於克雷伯氏循環的新陳代謝過程，其可使起始物質以分子的形態進入和離開這循環後發生再生。碳以二氧化碳形態進入，並以糖的形態離開。整個循環是利用ATP作為能量來源，並以降低能階的方式來消耗NADPH，如此以增加高能電子來製造糖。

從卡爾文循環中所直接製造出來的碳水化合物並不是葡萄糖，而是一種稱為3-磷酸甘油醛的三碳糖。為了要合成1莫耳這種碳，整個循環過程必須發生3次的取代作用，將3莫耳的二氧化碳固定。

[编辑] 過程

[编辑] 碳的固定

卡爾文循環將每個個別的CO2附著在一個稱為二磷酸核酮糖（ribulose bisphosphate；簡稱RuBP）的五碳糖上。催化這起始步驟的酵素是二磷酸核酮糖羧化酶（RuBP carboxylase，又稱rubisco，是葉綠體中含量最多的蛋白質，且可能是地球上最常見的蛋白質，同時也因另一個反應而稱為1,5-二磷酸核酮糖加氧酶）。這個反應的產物，是一種含6個碳且不穩定的中間產物，其立即就會分裂為二莫耳的3-磷酸甘油酸（3-phosphoglycerate）。

[编辑] 3-磷酸甘油醛的合成

每莫耳的3-磷酸甘油酸會接收一個額外的磷酸根，接著有一種酵素會將此磷酸根轉換為ATP。接著由NADPH所捐出的電子對，會使1,3-二磷酸甘油酸（1,3-bisphosphoglycerate）變成磷酸甘油醛。由NADPH而來的電子減少了3-磷酸甘油酸中的羧基（carboyxl group），使G3P生成一個羰基（carbonyl group），如此可駐留更多的位能。

G3P是一種由葡萄糖經過醣原酵解所產生的三碳糖。每3莫耳的CO2可產生6莫耳的G3P，但是只有1莫耳的這種三碳糖能夠真正被獲得。循環一開始是以具有15個碳的碳水合化物去形成3莫耳的五碳糖RuBP。現在具有18個碳的碳水化合物形成了六莫耳的G3P，1莫耳脫離了循環而被植物細胞所使用，但是其他的5莫耳則必須被回收以形成3莫耳的RuBP。

[编辑] RuBP的再形成

在一連串反應中，5莫耳G3P碳骨架，在卡尔文循环的最後一個步驟被重新分配為3莫耳的RuBP。為了完成這個步驟，此循環多耗費了3莫耳的ATP，接著RuBP又準備好再度接收CO2，使整個循環又可以繼續。為了合成3莫耳G3P，卡尔文循环總共需消耗9莫耳的ATP和6莫耳的 NADPH，然後藉由光反應可再補充這些ATP和NADPH。G3P是卡尔文循环中的副產品，並且又是整個新陳代謝步驟的起動物質，可以用來以合成其他的有機化合物，包括葡萄糖和其他碳水化合物。

單獨的光反應與單獨的卡爾文循環，都不能直接利用CO2來製造葡萄糖。光合作用是一種在完整的葉綠體中會自然發生的現象，而且葉綠體整合了光合作用的兩個階段。