C3炭素固定

C3炭素固定は_、光合成における炭素固定の3つの代謝経路の中で最も一般的なものであり、他の2つはC4とCAMである。このプロセスでは、二酸化炭素とリブロースビスリン酸（RuBP、5炭糖）が、以下の反応によって2分子の3-ホスホグリセリン酸に_変換される。

CO₂ + H₂O _{+ RuBP → (2 )} 3-ホスホグリセリン酸

この反応は、1950年にメルビン・カルビン、アンドリュー・ベンソン、ジェームズ・バシャムによって初めて発見されました。_[ 1 ] C3炭素固定は^{、カルビン・}ベンソン回路の最初のステップとしてすべての植物で起こります。（C4植物とCAM植物では_、二酸化炭素は空気から直接ではなく、リンゴ酸からこの反応に取り込まれます。）

C3固定のみで生存する植物（C3植物）_は、日照強度が中程度で気温が中程度、二酸化炭素濃度が200ppm以上[ 2 ^]で地下水が豊富な地域でよく生育する傾向があります。中生代と古生代に起源を持つC3植物は、C4植物よりも古く、現在でも地球上の植物バイオマスの約95%_{を占めており、米、小麦、大豆、大麦などの重要な食用作物も}含まれています。

C3植物は_、現在の大気中のCO2濃度（数億年の間に5000ppm以上から大幅に減少）では、非常に高温の地域では生育できません_。これは、温度が上昇するにつれてRuBisCOがRuBPに取り込む酸素量が増えるためです。その結果、光呼吸（酸化型光合成炭素循環、またはC2光合成とも呼ばれる）が起こり、植物から炭素と窒素が正味で失われるため、生育が制限される可能性があります。

C3植物は_、根から吸収した水の最大97%を蒸散によって失います。_[ ^{3 ]乾燥} 地帯では、C3植物は気孔を閉じて水分損失を減らしますが、これによりCO2_が葉に入るのが妨げられ、葉内のCO2濃度が低下します。これによりCO2 :O2_比が低下し、光呼吸も増加します。C4_植物とCAM植物は_{、高温乾燥地帯で生き残るための適応能力を備えているため、これらの地域では}C3植物より_も優位に立つことができます。

C3植物の同位体シグネチャーは_{、酸素発生型}光合成における炭素同位体の分別が植物の種類によって異なるため、 C4植物よりも^13Cの枯渇度が高い。具体的には、 C3植物はC4植物のようなPEPカルボキシラーゼを持たないため、カルビン回路を介してCO2を_固定するためにリブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ（Rubisco）のみを利用する。酵素Rubiscoは炭素同位体に対して大きく選択性があり、13C（より重い同位体）ではなく12C同位体のみに結合するように進化しており_、^C4経路ではRubiscoに加えてPEPカルボキシラーゼも使用されるため、C4植物_と比較してC3植物で^13Cの枯渇が_より顕著になる。^{[ 4 ]}

C3炭素固定経路はすべて同じ効率で機能するわけではない。