Sinh vật quang hợp tạo ra vật chất bằng cách nào?
Sự đồng hóa cacbon sử dụng toàn bộ các phản ứng hóa học có dùng các phân tử năng lượng (NADPH và ATP), những phân tử này được tạo ra trong những giai đoạn đầu của quang hợp. Hoạt động này diễn ra trong các lục lạp, nhưng ở bên ngoài thylakoit. Từ lâu người ta đã nói tới pha ''tối'' của quang hợp, tiếp theo một pha “sáng” đầu tiên. Từ ngữ này đã dần dần bị loại bỏ, vì chỉ sự kiện đầu tiên của quang hợp, tức điện tử phát ra từ diệp lục, là cần đến ánh sáng. Toàn bộ quá trình còn lại có thể diễn ra trong bóng tối.
Nhà khoa học Mỹ Melvin Calvin là người đầu tiên theo dõi tiến triển của CO2 trong tế bào thực vật bằng cách sử dụng cacbon 14. Công trình này đã đem lại giải thường Nobel về hóa học cho ông năm 1961. Cùng với người đồng nghiệp Andrew Benson, Calvin đã chứng minh rằng sự tổng hợp gluxit dựa vào một chu trình phản ứng phức tạp, có mười ba enzym làm xúc tác. Nổi tiếng nhất là Rubisco (tức ribulose 1,5 - biphosphate carboxylase/oxygenase), có lẽ là enzym phong phú nhất trên thế giới. Vai trò của nó có tính chất quyết định, vì nó đảm bảo sự cố định CO2 có nguyên tư cacbon kết hợp với các gluxit đang hình thành. Nhưng nó có hai mặt, vì cũng có thể cố định oxy. Phản ứng thứ hai này, gọi là quang hô hấp, được nhiệt độ tạo thuận lợi, gây tác hại đến năng suất quang hợp. Về mặt lý thuyết, nếu cho rằng bước sóng của quang tử là tối ưu, rằng CO2 có mặt với nồng độ thích hợp v.v..., thì chỉ cần tám quang tử để đồng hóa một mole[1] cacbone. Nhưng trong thực tế, năng suất thấp hơn nhiều: chỉ dưới 4% bức xạ Mặt trời tới được biến đổi thành hoá năng.
