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植物光合作用过程中不需光可进行反应称为

核酮糖二磷酸　(ribulosebisphosphate,RuBP)是二氧化碳的受体。在暗反应中，细胞内的核酮糖二磷酸与二氧化碳结合，形成一个不稳定的中间产物磷酸甘油酸脂(glyceratephosphate,GP)。

这中间产物可以用　ATP及NADPH2稳定下来并还原成为磷酸甘油醛(glyceradehydephosphate,GALP)。磷酸甘油醛一方面可以合成己糖(hexose)，如葡萄糖等。亦可以和其他碳水化合物结合重整，重新形成核酮糖二磷酸，以接受新的二氧化碳。这个循环变化称为卡尔文氏循环(CalvinCycle)。在这反应中，由于固定二氧化碳后产生的是磷酸甘油酸脂，是一个含有三个碳的化合物。所以使用这循环变化而固定二氧化碳的植物就被称为三碳植物(C3-plant)。一般的植物都是这类三碳植物。

一些生长在猛烈阳光下的植物，因为光合作用旺盛而使得空气中的二氧化碳浓度甚低。为使光合作用可以继续进行，植物就必需多吸收二养化碳作储备。它们用磷酸烯醇丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)作为大量吸取二氧化碳的物质。磷酸烯醇丙酮酸在吸收二氧化碳后形成苹果酸(malicacid)。其后苹果酸可以慢慢放出二氧化碳，供与核酮糖二磷酸结合，以维持光合作用继续进行。苹果酸含有四个碳原子。所以使用这途径去固定二氧化碳的植物，都被称为四碳植物(C4-plants)。如甘蔗(sugarcane)等。

卡尔文氏循环所需要的化学物及[酉每]都在叶绿体的基质裏。所以光合作用的暗反应就在叶绿体的基质中进行。