Wykres przedstawia wpływ temperatury na intensywność fotosyntezy. Intensywność procesu fotosyntezy wyznacza zielona krzywa. Optymalną temperaturą dla fotosyntezy w klimacie umiarkowanym jest dwadzieścia pięć stopni Celsjusza.

Schemat przedstawia przebieg cyklu Calvina. U roślin, dwutlenek węgla przenika do wnętrza liścia przez pory nazywane aparatami szparkowymi i dyfunduje do stromy chloroplastów. Zachodzą tam reakcje cyklu Calvina, w których syntetyzowany jest cukier. Te reakcje są także nazywane niezależnymi od światła lub fazą ciemną, ponieważ nie są bezpośrednio napędzane przez światło. W cyklu Calvina atomy węgla są asymilowane (włączane do cząsteczek organicznych) i wykorzystywane do budowy trójwęglowych cukrów. Ten proces jest zależny od ATP i NADPH z fazy jasnej i z nich dostarczana jest także energia. W przeciwieństwie do fazy jasnej, która ma miejsce w błonie tylakoidów, reakcje cyklu Calvina zachodzą w stromie (przestrzeni wewnętrznej chloroplastu). Reakcje cyklu Calvina można podzielić na trzy główne etapy: asymilację węgla, redukcję i regenerację wyjściowej cząsteczki. U roślin, dwutlenek węgla wnika do wnętrza liścia przez pory nazywane aparatami szparkowymi i dyfunduje do stromy chloroplastów - miejsca, gdzie zachodzą reakcje cyklu Calvina, w których syntetyzowany jest cukier. Te reakcje są także nazywane niezależnymi od światła lub fazą ciemną, ponieważ nie są bezpośrednio napędzane przez światło. Atomy węgla z dwutlenku węgla są asymilowane (włączane do cząsteczek organicznych) i wykorzystywane do budowy trójwęglowych cukrów. Ten proces jest zależny od ATP i NADPH z fazy jasnej i z nich dostarczana jest także energia. Reakcje cyklu Calvina można podzielić na trzy główne etapy: asymilację węgla, redukcję i regenerację wyjściowej cząsteczki. Asymilacja trzech cząsteczek dwutlenku węgla pozwala na wytworzenie jednej cząsteczki aldehydu 3‑fosfoglicerynowego netto. Pozwala jednej cząsteczce aldehydu 3‑fosfoglicerynowego opuścić cykl. Trzy cząsteczki dwutlenku węgla łączą się z trzema cząsteczkami pięciowęglowej cząsteczki akceptora - rybulozo‑1,5‑bisfosforanem, dając trzy cząsteczki nietrwałej sześciowęglowej cząsteczki, która rozpada się na sześć trójwęglowych cząsteczek 3‑fosfoglicerynianu. Ta reakcja jest katalizowana przez enzym rubisco. Na drugim etapie, po sześć cząsteczek ATP i NADPH jest wykorzystywanych do przemiany cząsteczek 3‑fosfoglicerynianu w sześć cząsteczek trójwęglowego cukru (aldehydu 3‑fosfoglicerynowego). Ta reakcja jest określana jako redukcja, ponieważ NADPH musi przekazać swoje elektrony na trójwęglowy produkt pośredni, aby utworzyć aldehyd 3‑fosfoglicerynowy). Podczas regeneracji jedna cząsteczka aldehydu 3‑fosfoglicerynowego opuszcza cykl i zostanie później przekształcona w glukozę, podczas gdy pięć cząsteczek aldehydu 3‑fosfoglicerynowego zużyte zostanie do regeneracji akceptora - rybulozo‑1,5‑bisfosforanu. Regeneracja obejmuje złożoną serię reakcji i wymaga ATP. Ta seria reakcji to, po pierwsze: asymilacja. Na każde trzy obroty cyklu Calvina trzy atomy węgla są wiązane z trzech cząsteczek dwutlenku węgla. Na etapie wiązania węgla dwutlenek węgla jest przyłączany do RuBP przez enzym rubisco. Powstały 6‑węglowy produkt szybko dzieli się na dwie cząsteczki trójwęglowe (3‑fosfoglicerynian). Kiedy trzy cząsteczki dwutlenku węgla przejdą cykl, powstaje sześć cząsteczek 3‑fosfoglicerynianu. Kolejnym etapem jest redukcja. Na etapie redukcji każdy 3‑fosfoglicerynian najpierw otrzymuje grupę fosforanową z cząsteczki ATP (która jest przekształcana w ADP). Fosforylowana cząsteczka jest następnie redukowana przez NADPH (który jest przekształcany w NADP+ i H+) w reakcji, która uwalnia grupę fosforanową. Ostatecznym wynikiem tego procesu jest przekształcenie cząsteczki 3‑fosfoglicerynianu w cząsteczkę cukru trójwęglowego aldehydu 3‑fosfoglicerynowego (G3P). W trzech obrotach cyklu powstaje sześć cząsteczek G3P, sześć ATP przekształca się w ADP i Pi, a sześć NADPH przekształca się w NADP+ i H+. Następnie zachodzi regeneracja. Na każde trzy obroty jedna cząsteczka G3P opuszcza cykl i zmierza w kierunku wytwarzania glukozy. Dwie cząsteczki G3P mogą łączyć się, tworząc jedną glukozę, więc jedną G3P można uznać za połowę cząsteczki glukozy. Pozostałe pięć cząsteczek G3P poddaje się recyklingowi w celu regeneracji trzech cząsteczek RuBP, związku wejściowego cyklu. Na etapie regeneracji pięć cząsteczek G3P ulega reorganizacji w trzy pięciowęglowe związki w złożonej serii reakcji. Każdy pięciowęglowy związek ostatecznie otrzymuje grupę fosforanową z ATP (który jest przekształcany w ADP) w celu regeneracji początkowej cząsteczki, RuBP. Przez trzy obroty cyklu wytwarzane są trzy RuBP. Trzy ATP są przekształcane na ADP. W cyklu Calvina dochodzi do asymilacji węgla. Cząsteczka dwutlenku węgla łączy się z pięciowęglową cząsteczką akceptora, rybulozo‑1,5‑bisfosforanem (RuBP). Ten etap stwarza związek sześciowęglowy, który dzieli się na dwie trójwęglowe cząsteczki, 3‑fosfoglicerynianu. Ta reakcja jest katalizowana przez enzym karboksylazę 1,5‑bisfosforybulozy, inaczej nazywany Rubisco. Na pierwszym etapie cyklu Calvina włączany jest węgiel z dwutlenku węgla do cząsteczki organicznej w procesie nazywanym asymilacją węgla. U roślin atmosferyczny dwutlenek węgla wchodzi do warstwy mezofilu w liściach przez pory nazywane aparatami szparkowymi, które znajdują się na powierzchni liścia. Dwutlenek węgla może dyfundować do komórek mezofilu i stromy chloroplastów, gdzie zachodzi cykl Calvina. Na pierwszym etapie cyklu, enzym nazywany rubisco (karboksylaza 1,5‑bisfosforybulozy) katalizuje dołączenie dwutlenku węgla do pięciowęglowego cukru nazywanego rybulozo‑1,5‑bisfosforanem. Otrzymana sześciowęglowa cząsteczka jest nietrwała i szybko dzieli się na dwie cząsteczki trójwęglowego związku nazywanego aldehydem 3‑fosfoglicerynowym. Na każdą cząsteczkę dwutlenku węgla, która wchodzi do cyklu, są produkowane dwie cząsteczki aldehydu 3‑fosfoglicerynowego. Na drugim etapie, redukcji, ATP i NADPH są wykorzystywane do przemiany 3‑fosfoglicerynianu w cząsteczki trójwęglowych cukrów - aldehydu 3‑fosfoglicerynowego (PGAL). Ten etap otrzymał taką nazwę, ponieważ NADPH przekazuje elektrony, inaczej redukuje, trójwęglowy produkt pośredni, aby otrzymać aldehyd 3‑fosfoglicerynowy. Etap redukcji w cyklu Calvina, który wymaga ATP i NADPH, zmienia aldehyd 3‑fosfoglicerynowy (z etapu asymilacji) w trójwęglowy cukier. Ten proces dzieje się w dwóch głównych etapach. Każda cząsteczka aldehydu 3‑fosfoglicerynowego otrzymuje grupę fosforanową od ATP, zmieniając się w podwójnie ufosforylowaną cząsteczkę nazywaną 1,3‑bisfosfoglicerynianem. Przy okazji, pozostawia ADP jako produkt uboczny. W drugim etapie, cząsteczki 1,3‑bisfosfoglicerynianu są redukowane, to znaczy przyjmują elektrony. Każda cząsteczka otrzymuje dwa elektrony od NADPH i uwalnia jedną ze swoich grup fosforanowych, przekształcając się w trójwęglowy cukier o nazwie aldehyd 3‑fosfoglicerynowy.ATP i NADPH w tych etapach są produktami fazy jasnej - pierwszego etapu fotosyntezy. Energia chemiczna ATP i siła redukująca NADPH, które zostały wytworzone za pomocą energii świetlnej, utrzymują funkcjonowanie cyklu Calvina. Cykl Calvina regeneruje ADP i NADP+ dostarczając substraty niezbędne dla fazy jasnej fotosyntezy. By jedna cząsteczka aldehydu 3‑fosfoglicerynowego opuściła cykl (i weszła na drogę syntezy glukozy), trzy dwutlenku węgla muszą wejść do cyklu, tym samym dostarczając trzy nowe zasymilowane atomy węgla. Kiedy trzy cząsteczki dwutlenku węgla wchodzą do cyklu, wytwarzanych jest sześć cząsteczek aldehydu 3‑fosfoglicerynowego. Jedna opuszcza cykl i jest wykorzystywana do wytworzenia glukozy, podczas gdy pozostałe pięć musi ulec recyklingowi, aby zregenerować trzy cząsteczki akceptora rybulozo‑1,5‑bisfosforanu. Trzy obroty cyklu Calvina są niezbędne do wytworzenia jednej cząsteczki aldehydu 3‑fosfoglicerynowego, która opuści cykl i zostanie ostatecznie przekształcona w glukozę. Cząsteczka aldehydu 3‑fosfoglicerynowego zawiera trzy zasymilowane atomy węgla, więc wystarczą dwie cząsteczki aldehydu 3‑fosfoglicerynowego do utworzenia sześciowęglowej cząsteczki glukozy.