光合作用是一个将太阳能转化为化学能的过程，分为光反应和暗反应两个阶段。光反应主要在叶绿体的类囊体膜上进行，而暗反应则发生在叶绿体的基质中。暗反应，也被称为Calvin循环，是光合作用中的一个关键步骤，即使在无光条件下也能进行。这个过程不直接依赖于光照，但需要光反应产生的ATP（腺苷三磷酸）和NADPH（还原型烟酸胺腺嘌呤二核苷酸）作为能量和还原力的来源。
在暗反应中，二氧化碳被固定并转化成有机物，主要是葡萄糖。这一过程首先由RuBisCO酶催化，将二氧化碳固定到五碳糖分子上，形成六碳化合物，随后迅速分解为两个三碳分子。这些三碳分子在消耗ATP和NADPH的情况下，经过一系列复杂的生化反应，最终转化为葡萄糖等有机物质。同时，这一过程中也会产生一些三碳糖分子，它们可以用于合成其他重要生物分子，如淀粉、蛋白质和脂质，从而支持植物生长发育的需求。
暗反应不仅是植物获取能量的重要途径，也是生态系统中碳循环的关键环节。通过这一过程，大气中的二氧化碳被固定下来，成为植物体的一部分，进而通过食物链传递给其他生物，对维持地球生态平衡具有重要意义。此外，了解和研究暗反应机制有助于科学家开发更高效的作物品种，提高农作物产量，应对全球粮食安全挑战。
