本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
光合作用的過程通常被描述為將陽光轉化為糖，雖然這在廣義上是正確的，但實際上發生了兩個不同的生化反應。第一個反應利用陽光在細胞內部產生能量，第二個反應則吸收二氧化碳並用它來製造糖。第二個反應就是卡爾文迴圈，儘管現在這個名字有點過時了。更禮貌的說法是卡爾文-本森-巴瑟姆迴圈或還原性磷酸戊糖迴圈，但是，儘管要向本森和巴瑟姆先生致以歉意，卡爾文迴圈寫起來更快。
將二氧化碳轉化為糖聽起來可能相當神奇，但當你考慮到二氧化碳 (CO2) 和葡萄糖 (C6H12O6) 都含有大致相同的元素時，這變得更容易理解。卡爾文迴圈只是添加了所有需要的額外元素。話雖如此，“只是”仍然是一項相當重要的任務，需要不同的酶以正確的順序協同工作。
二氧化碳分子透過葉子底面的小孔擴散到細胞中。第一個吸收它們的酶叫做 Rubisco。儘管聽起來像是一家小型企業，但 Rubisco 實際上是世界上最重要的酶之一。如果沒有 Rubisco，植物將無法制造糖，這意味著動物將無法以植物為生。
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Rubisco 催化小分子核酮糖-1,5-二磷酸 (RuBP) 與二氧化碳的連線——從而將無機 CO2 固定為有機分子。RuBP 含有 5 個碳原子以及氧、氫和磷酸，它與 CO2 結合形成一個 6 碳分子。這個分子迅速分裂成兩個小的 3 碳分子，如下面的反應方案所示
這兩個 3 碳分子隨後經歷一系列還原階段，在此期間它們與光合作用光反應中產生的 ATP（能量分子）和 NADPH（還原分子）反應。儘管卡爾文迴圈本身不需要任何光，但它完全依賴於光反應產生的分子。這個階段產生兩個 3 碳“甘油醛 3-磷酸”分子——透過進一步的反應，它可以轉化為有用的植物糖。
為了繼續執行卡爾文迴圈，以及使其成為迴圈而非僅僅是一個過程的原因，必須回收 Rubisco 以便去吸收新的二氧化碳分子。為此，還需要甘油醛-3-磷酸分子——這些分子被修飾然後連線在一起以重新形成 RuBP。所有這些的最終結果是，對於迴圈的每 3 輪，進入 3 個 RuBP 分子，出來 3 個 RuBP 分子，併產生一個新的甘油醛 3-磷酸分子。
如果這樣說，它可能看起來像是付出了很多努力卻收穫甚微，但實際上這是一個非常穩定和重要的迴圈。由於迴圈的組分都被回收利用，Rubisco 可以不斷地吸收二氧化碳並釋放出糖，將無機氣體轉化為對生命有用的能量分子。
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