Фотосинтетската реакција во друг дел од процесот, процесот на фотосинтеза (темна реакција) не бара присуство на светлината (што значи може да се одржи во мрак), се одвива во стромите на хлоропластите.
Ние ги нарекуваат со заедничко име – Calvinov циклус - серија на комплексни хемиски реакции во кои се отстранат кислороден атом од молекул на јаглерод диоксид (СО2), а потоа на атоми на јаглерод (С), водород (H) и кислород (О) се комбинираат еден со друг во органска молекула CH2O -- и поврзување на повеќе од овие "главните" молекули формираат поголеми и покомплексни молекули на јаглехидрати (Моносахарид, дисахариди или полисахариди).
Јаглеродот во Калвиновиот циклус влегува во форма на јаглерод диоксид, а останува во форма на јаглени хидрати. Како извор на енергија се користи АТФ, а како извор на високоенергизирани електрони потребни за намалување се користи NADPH.
Создаден е нестабилен спој комбиниран со шест C-атоми, кои веднаш се разложува во две молекули на 3-фосфат фотоглицерат кои примаат по една фосфатна група на ATPa и преминувале во 1.3-дифосфоглицерат. Високоенергизираните електрони од NADPH се намалува 1.3-дифосфоглицерат во Глицералдехид-3-фосфат, кој е јаглен хидрат. Ако циклусот започнува со три молекули на CO 2, добива шест молекули на Глицералдехид-3-фосфат.
Еден од нив може да го напушти циклусот, а пет други молекули треба да се рециклираат како би се регенерирале три молекули на RuBP. За тоа се потребни три молекули ATPa.Зa синтеза на една молекула на глукоза се бара две молекули на Глицералдехид-3-фосфат, што значи дека се потребни шест молекули на CO 2.
За да синтетизира една молекула гликоза , во Калвиновиот циклус ATPa се трошат 18 молекули и 12 NADPH молекули. АДП и NADP +, кои при тоа настануваат,се враќаат назад во светлина реакција, каде што повторно фосфолираат и се намалуваат.
Чекорот кој ја ограничува брзината на Калвиновиот циклус е реакција карбоксилација RuBP кој катализира ензим Rubisco. Овој ензим кој се наоѓа на површината на тилакоидната мембрана кон тилакоидната строма.
Хлоропластите содржат многу од овој ензим, така што тој го прави повеќе од 16% од вкупните протеини во хлоропластите и 40% од вкупните растворливи протеини во повеќето листови. Во биосферата го има повеќе од кој било друг протеин, а е одговорен за одредување на околу 200 милијарди тони СО2 годишно. Годишно потребно е околу 100 000 000 тони на овој ензим, околу 20 килограми за секое лице.
Така, со вкупен резултат од средно реакции на фотосинтезата покажува дека за синтеза на една молекула на глукоза се дефинира шест молекули на јаглерод диоксид и консумираат 18 молекули ATPa и 12 молекули на NADPH. Со други зборови, револуцијата на Калвиновиот циклус трошат по 2 молекули на NADPH и 3 молекули на ATPа фиксни за секој молекул на јаглерод диоксид.
Глукозата е богата со енергија, во погон е, се користи како гориво за нивниот развој, но исто така и за производство на скроб (енергетски простор), и целулозата (која го гради на клеточен ѕид.
Клеточна дишењето е спротивно на процесот на фотосинтезата. Кога не постои светлина, Фотосинтеза запира, но продолжува да дише. Растението сега користи кислород да ги разгради хранливите материјали, а јаглерод диоксид се испушта како отпаден производ на процесот. Поедноставено:
C6H12O6 → → O 2 + H2O + АТП C02 + (топлина)
Во процесот на мобилните дишењето се ослободува енергија (АТП) од врските што ги одржувале молекулите заедно.
Исхрана е секако одраз во формирањето на органи. Бидејќи растенија имаат органи со голем отворен простор, што допира до извор на храна.
За да може подобро да ги искористат предностите на соларна енергија добиваат и примаат што повеќе јаглерод диоксид, имаат многу добро развиена лисна површина , кој доаѓа до разгранетост на стеблата и големи листови.
Процесот на асимилација на зелени растенија, освен создавање храна за животните, луѓето и растенијата и хетеротрофните, тие ослободуваат и кислород. Кислород се користи за процесот на дишење како најдобра форма за да добиете слободна енергија од страна на живите организми кои се користат за процесот на раст и развој, за зголемување на производство на нова органска материја, итн. Исто така, кислород во атмосферата, го зајакнува хемиското трошење на површинските слоеви на земјата, така што поголеми количини на минерали ги става на располагање растенија.
Зголемување на концентрациите на јаглерод диоксид може да ја зголеми фотосинтезата, некои растенија се должи на клима во која тие живеат мораат да развиваат посебни адаптации, со цел да се добие потребната сума на јаглерод диоксид, т.н.. С4 и CAM растенија.
CO2 во воздухот се појавува во концентрација од околу 0,03%, иако тоа може да варира значително, бидејќи се потешки од воздухот. Повисоки концентрации во културите со погуст склоп, каде влегувањето на светлина е послаба, како и во околните градови и индустриски растенија кои емитираат СО2.
Кога редовно не се обновувале резервите на јаглерод диоксид, тие би биле потрошени на фотосинтеза за околу 35 години. Инаку, количината на СО2 е помала од оптимална за фотосинтеза, а износот кој може да се врзува со фотосинтеза и нето асимилација на-СО2, зависи од видот на растението, или кои припаѓаат на C3 или C4 тип на фотосинтезата.
За поважните култури таа вредност може да се види во следнава табела.
Табела 1- Фотосинтетска асимилација на различните култури
Преку епидермисот растенија мора да навлегуваат во голема количина на водена пареа и воздух, кој ги содржи СО2 потребни за фотосинтеза и кислород кој е потребен за дишење. Оваа промена на водена пареа и гасови е многу силна и не би било можно на епидермисот да нема отвори, или устицата.
Со нејзиното отворање и затворање доаѓа до регулирање на промени на гас, особено транспирација, која е тесно поврзана со содржината на хлоропластите кои други епидермални клетки го немаат
Хлоропластите се пластиди, типични за фотоавтотрофните растенијата, чија примарна функција е фотосинтеза. Зелената боја на хлоропластите го дава билниот пигмент хлорофил. Хлорофилот е комплексно органско соединение, чии молекули имаат четири пиролски прстени со атом на магнезиум во средината што е потребно е потребна за синтеза на хлорофилот. Железо доаѓа во стромите на хлоропластите, и служи како катализатор за создавањето на хлорофил. Во хлоропластите се врши фотосинтетска C асимилација, и како производ на асимилацијата се јавува шеќер, кои потоа се претвораат во скроб и се вика автохтон скроб или асимилациски скроб.
При поволни услови на фотосинтеза, скроб брзо го пополнува хлоропластот. За да се олесни и натамошно создавање скроб во хлоропластите, скробот со помош на фермент на амилаза се разградува во растворлив шеќер, кое се превезува со други органи. На својот пат шеќерот во различни делови на растенијата може да биде времено или трајно да го конвертира во скроб во леукопластите.
Овој скроб се нарекува транзиторен кој подоцна ако е потребно повторно да се разгради во шеќер, и како таков продолжува да бидат транспортирани повторно. Кога станува збор за чување органи (плодови, семиња, клубени, корени итн) шеќерот во леукопластите повторно се претвара во резервен скроб.Резервниот скроб во корени, семиња послужи како храна за луѓето и животните, како сточна храна. Речиси сите растенија имаат скроб, со исклучок на мал број на растенија, габи и (шеќерна репка, луковици, шеќерна трска, итн)