美國生物化學家卡爾文在二十世紀50年代中後期發現了有關植物光合作用的“卡爾文迴圈”，即植物的葉綠體如何透過光合作用把二氧化碳轉化為機體內的碳水化合物的迴圈過程。首次揭示了自然界最基本的生命過程，對生命起源的研究具有重要意義。卡爾文因此獲得了1961年諾貝爾化學獎。

卡爾文迴圈又稱光合碳迴圈是一種類似於Kerbs cycle的新陳代謝過程，其可使起動物質以分子的形態進入和離開這迴圈後發生再生。碳以二氧化碳的形態進入並以糖的形態離開Calvin cycle。整個迴圈是利用ATP作為能量來源，並以降低能階的方式來消耗NADPH，如此可增加高能電子來製造糖。從Calvin cycle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glyceraldehyde 3-phosphate (G3P)的三碳糖。為了要合成一摩爾這種碳，整個迴圈過程必須發生三次的取代作用，固定三摩爾二氧化碳。卡爾文迴圈（Calvin Cycle）是光合作用的暗反應的一部分。

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