Circulair stofwisselingsproces waarbij CO$$$_2$$$ uit de atmosfeer gebonden wordt om suikermoleculen en zetmeel te synthetiseren
De Calvin-cyclus is genoemd naar Melvin Calvin, een Amerikaanse biochemicus die het principe beschreef in 1950. Naar zijn medeontdekker Andrew Benson heet de cyclus ook Calvin-Benson-cyclus. De chemische benaming is reductieve pentosefosfaat-cyclus.
De Calvin-cyclus vereist als zodanig geen licht, maar wel reductie-equivalenten en ATP die met lichtreacties, elektronentransportketens en ATPase gegenereerd worden. De Calvin-cyclus komt ook voor bij chemo-autotrofe bacteriën die de benodigde ATP niet met licht opwekken maar door oxidatie van anorganische stoffen in het milieu, bijvoorbeeld waterstofsulfide of gereduceerd ijzer.
De eerste stap in de Calvin-cyclus is binding van CO$$$_2$$$ aan ribulose-1,5-bifosfaat door het enzym ribulose-1,5-bifosfaatcarboxylase-oxygenase (rubisco). Na de carboxylatie wordt het product gereduceerd tot twee glyceraldehyde-3-fosfaat-moleculen, waarvan één gebruikt wordt om in tien enzymatische stappen ribulose 1,5-bifosfaat te regenereren. Het andere glyceraldehyde-3-fosfaat wordt omgezet naar oplosbaar sucrose of gepolymeriseerd tot zetmeel. Netto ontstaat één molecuul glyceraldehyde-3-fosfaat per 3 CO$$$_2$$$ en deze reactie kost in totaal 9 ATP. Rubisco werkt ook in omgekeerde richting waarbij niet CO$$$_2$$$ maar O$$$_2$$$ reageert met ribulose-1-5-bifosfaat (oxygenase-activiteit, ook aangeduid als fotorespiratie).
Rubisco is het meest voorkomende eiwit op aarde; alle planten hebben het en de hele mondiale primaire productie hangt ervan af. Het enzym is een samenstelsel van acht grote en acht kleine peptideketens die gecodeerd worden door genen in het chloroplastgenoom (rbcL) en het nucleair genoom (rbcS). Uit onderzoek naar het metagenoom van de oceaan blijkt dat er nog veel onbekende rubisco-genen aanwezig zijn; in 2007 werden nog compleet nieuwe clades ontdekt. De rubisco-genen worden vaak gebruikt voor het opstellen van moleculaire fylogenieën.
