三碳化合物

光合作用中同化二氧化碳的最初產物是三碳化合物3-磷酸甘油酸的植物被稱為碳三植物。

C3類植物

二戰之後，美國加州大學貝克利分校的馬爾文·卡爾文與他的同事們研究一種名叫Chlorella的藻，以確定植物在光合作用中如何固定CO2。此時C14示蹤技術和雙向紙層析法技術都已經成熟，卡爾文正好在實驗中用上此兩種技術。

他們將培養出來的藻放置在含有未標記CO2的密閉容器中，然後將C14標記的CO2注入容器，培養相當短的時間之後，將藻浸入熱的乙醇中殺死細胞，使細胞中的酶變性而失效。接著他們提取到溶液里的分子。然後將提取物應用雙向紙層析法分離各種化合物，再通過放射自顯影分析放射性上面的斑點，並與已知化學成份進行比較。

卡爾文在實驗中發現，標記有C14的CO2很快就能轉變成有機物。在幾秒鐘之內，層析紙上就出現放射性的斑點，經與已知化學物比較，斑點中的化學成份是三磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA)，是糖酵解的中間體。這第一個被提取到的產物是一個三碳分子，所以將這種CO2固定途徑稱為C3途徑，將通過這種途徑固定CO2的植物稱為C3植物。後來研究還發現，CO2固定的C3途徑是一個循環過程，人們稱之為C3循環。這一循環又稱卡爾文循環。

C3類植物，如米和麥，二氧化碳經氣孔即如葉片后，直接進入葉肉進行卡爾文循環。而C3植物的維管束鞘細胞很小，不含或含很少葉綠體，卡爾文循環不在這裡發生。