Fixação de C em plantas C3
A fixação do CO2 ocorre usando o "poder redutor" do NADPH2 e o ATP produzidos na fase fotoquímica da fotossíntese. As reações enzimáticas envolvidas no processo de fixação e redução do carbono ao nível de carboidratos foram estudados por Melvin Calvin e colaboradores usando técnicas radioisotópicas (14C) e cromatografia bidimensional de papel. Pelo seu trabalho na elucidação do processo de fixação do carbono na fotossíntese, Calvin recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1961.
Os trabalhos de Calvin foram realizados com algas verdes unicelulares Chlorella e Scenedesmus, em virtude de sua similaridade bioquímica com as plantas superiores e também pelo fato de poderem ser cultivadas sob condições uniformes e mortas rapidamente após ensaios de curta duração a que eram submetidas. Atualmente, o ciclo do carbono descoberto por Calvin é denominado Ciclo de Calvin ou Ciclo Fotossintético Redutivo do Carbono de Plantas C3 porque o primeiro composto estável formado é um composto de 3 carbonos (ácido fosfoglicérico). Após dos trabalhos de Calvin, outros pesquisadores (Hatch, Slack, Kortschak) determinaram que algumas espécies de gramíneas tropicais como cana de açúcar e milho, são capazes de fixar CO2 em compostos de 4 carbonos, como malato e aspartato, além do que é feito pelo ciclo C3 de Calvin. Essas plantas são denominadas atualmente "Plantas concentradoras de CO2" ou Plantas C4. Posteriormente, foi descoberto que algumas espécies de plantas de regiões áridas, como cactaceas por exemplo, abrem seus estómatos somente a noite e fixam CO2 pelo mecanismo C4 . Durante o dia, essas plantas fecham seus estómatos para evitar a excessiva perda de água, mas apresentam o ciclo C3. As plantas com essas características são denominadas de plantas CAM (plantas de metabolismo ácido crasuláceo).
Nas plantas C3, a fixação do carbono ao nível de açúcar ou outros compostos pode ser considerado como ocorrendo em quatro fases distintas.
A fase de