La fotosíntesis de las plantas se puede dividir en dos partes. La primera parte requiere que la luz cambie la energía de la luz por energía química, y sus reacciones químicas se denominan reacciones dependientes de la luz. La segunda parte, que utiliza la energía química creada por la primera parte para producir carbohidratos vegetales para alimentos vegetales, se compone de reacciones independientes de la luz. Las reacciones independientes de la luz también se conocen como el ciclo de Calvin, después del químico Melvin C. Calvin, que ganó el Premio Nobel de Química en 1961 después de identificar el proceso.

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Las reacciones independientes de la luz de la fotosíntesis son las cuatro reacciones que tienen lugar en la última parte del proceso de fotosíntesis. También conocido como el ciclo de Calvin, los cuatro pasos de las reacciones independientes de la luz u oscuras son la fijación de carbono, la reducción, la formación de carbohidratos y la regeneración de las enzimas iniciales. Si bien se conocen como reacciones oscuras porque no necesitan luz para proceder, las reacciones tienen lugar durante el día al mismo tiempo que las reacciones dependientes de la luz porque las reacciones oscuras necesitan los productos químicos de las reacciones dependientes de la luz como reactivos para los cuatro pasos.

Descripción del ciclo de Calvin

El ciclo de Calvin utiliza los productos químicos producidos durante las reacciones dependientes de la luz para fijar el dióxido de carbono y producir los carbohidratos que las plantas necesitan para sobrevivir. En general, los precursores químicos que contienen hidrógeno de la primera etapa de la fotosíntesis y el dióxido de carbono se transforman en carbohidratos.

En las reacciones dependientes de la luz, la luz se absorbe y la energía se usa para dividir las moléculas de agua. Los iones de hidrógeno y electrones resultantes se transfieren a nicotinamida adenina dinucleótido fosfato químico (NADP ^{+) para producir nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducido (NADPH) mediante la adición de dos electrones y un ion de hidrógeno. Al mismo tiempo, el adenosín difosfato químico (ADP) se cambia a trifosfato de adenosina (ATP) mediante la adición de un grupo fosfato. Los nuevos productos químicos se utilizan para almacenar la energía absorbida por la luz y hacer que esté disponible para el ciclo de Calvin.}

El ciclo de Calvin utiliza el hidrógeno de NADPH, el carbono del dióxido de carbono y la energía del ATP para producir los carbohidratos que la planta necesita Durante este proceso, el NADPH y el ATP se cambian de nuevo a NADP ^{+ y ADP para que vuelvan a estar disponibles para reacciones adicionales dependientes de la luz.}

Reactivos y productos del ciclo de Calvin

El ciclo de Calvin tiene lugar dentro de los cloroplastos de las células vegetales. Cada célula tiene varios cloroplastos, y las células que los contienen forman las hojas de la planta. Dentro de los cloroplastos, las reacciones del ciclo de Calvin tienen lugar en el estroma. Los reactivos CO _{2, ATP y NADPH inician las reacciones de cuatro pasos que componen el ciclo de Calvin.}

El primer paso repara el carbono del dióxido de carbono en el aire. Los átomos de carbono están unidos a una molécula de azúcar intermedia. En el segundo paso, un grupo fosfato de ATP se transfiere a una enzima intermedia, y los electrones de NADPH se utilizan para reducir el azúcar intermedio del paso 1. En el tercer paso, el azúcar intermedio reacciona con la enzima intermedia para formar glucosa, las plantas básicas de carbohidratos pueden usar como alimento. En el cuarto paso, los productos químicos originales necesarios para la reacción se regeneran. Los productos de reacción son glucosa, ADP y NADP ^{+. Los últimos dos se usan nuevamente en reacciones dependientes de la luz.}

Mientras que las reacciones del ciclo de Calvin pueden tener lugar en ausencia de luz, de hecho son dependientes de la luz en las plantas y tienen lugar durante el día. Esta dependencia proviene de los reactivos necesarios ATP y NADPH, que se agotan rápidamente por las reacciones del ciclo de Calvin. Los reactivos se reponen mediante las reacciones dependientes de la luz de los productos del ciclo de Calvin ADP y NADP ^{+. El proceso completo de fotosíntesis se basa en un funcionamiento coordinado de las reacciones oscuras y dependientes de la luz para producir carbohidratos a partir de la luz, el agua y el dióxido de carbono.}