炭素固定
この回路は古細菌(クレン古細菌)でのみ見つかっている。回路全体は大きく2つに分割して考えられる。1つ目はアセチルCoAからジカルボキシレートを経由してスクシニルCoAが生成するまでと、2つ目はスクシニルCoAから4-ヒドロキシ酪酸を経由して2分子のアセチルCoAに戻るまでである。2つのアセチルCoAのうちの一つは次のサイクルに再利用され、もう一つは他の有機物質の合成に使用される。この回路は嫌気性条件を必要とする。
酸素発生型の光合成を行う生物(真核生物およびシアノバクテリア)はすべて還元的ペントースリン酸回路で炭素固定を行っているのに対して、酸素非発生型の光合成を行う生物(嫌気性の細菌のみ)では、種によって炭素固定回路が異なる。
還元的ペントースリン酸回路
光合成真核生物
シアノバクテリア
紅色硫黄細菌(purple sulfur bacteria; ガンマプロテオバクテリア)
紅色非硫黄細菌(purple non-sulfur bacteria; アルファプロテオバクテリア)
一部の緑色非硫黄細菌(green non-sulfur bacteria; クロロフレクサス)
3-ヒドロキシプロピオン酸二重サイクル
一部の緑色非硫黄細菌(green non-sulfur bacteria)
還元的クエン酸回路
緑色硫黄細菌(green sulfur bacteria; クロロビウム)
それ以外の光合成細菌は従属栄養生物で、炭素固定能力は持たない(ヘリオバクテリア、一部のアシドバクテリア、一部の緑色非硫黄細菌など)。また、光合成生物があまねく利用しているクロロフィル(またはバクテリオクロロフィル)を用いた光化学系とは別に、バクテリオロドプシンを用いた光化学系を利用する生物が存在するが(高度好塩菌など)、この中で炭素固定を行える生物は見つかっていない。