В темновой фазе фотосинтеза атомы водорода участвуют в синтезе органических веществ, в основном, в процессе фиксации углекислого газа (CO2) и образования глюкозы в цикле Кальвина. В этом цикле атомы углерода из CO2 соединяются с атомами водорода, поставляемыми из реакции фотосистемы II, в результате чего образуется глюкоза и другие органические соединения. Этот процесс является основным способом превращения энергии света в химическую энергию в процессе фотосинтеза.