Het enzym Rubisco, kort voor ribulose-1,5-bisfosfaatcarboxylase/oxygenase, is het enzym dat tijdens de fotosynthese CO2 in planten opneemt. Aangezien Rubisco ongeveer 30% van het totale eiwit in een plantenblad uitmaakt, is het waarschijnlijk het meest overvloedige eiwit op aarde en een belangrijke put voor stikstof voor planten. Rubisco wordt algemeen beschouwd als de uiteindelijke snelheidsbeperkende stap in de fotosynthetische koolstoffixatie. Atmosferische zuurstof concurreert met CO2 als substraat voor Rubisco, waardoor fotorespiratie ontstaat. Toen het enzym voor het eerst werd gezuiverd, bleek het een geringe affiniteit voor CO2 te hebben van 450 μM (1), terwijl lucht in evenwicht met water, 25°C, ongeveer 10 μM is. Later toonden Lorimer et al. (2) aan dat de actieve site van Rubisco eerst moet worden gecarbamyleerd door een activator CO2, los van het substraat CO2, en Mg2+ moet binden alvorens het vijf-koolstofsubstraat, ribulose-1,5-bisfosfaat (RuBP), te binden. Bij toevoeging van RuBP benaderde de gemeten Km(CO2) inderdaad de concentraties van opgelost CO2 in water; de reactiesnelheid werd echter slechts 5 minuten volgehouden en daalde daarna snel. Deze daling werd veroorzaakt door de nauwe binding van RuBP aan Rubisco dat de activator CO2 had verloren (Fig. 1). Het ontbrekende ingrediënt dat nodig is om Rubisco en RuBP te ontkoppelen, werd in de intacte plant gevonden in een afzonderlijk eiwit, Rubisco-activase genoemd (3). Dit enzym werkt in op Rubisco en zorgt ervoor dat het gebonden RuBP vrijkomt, zodat de plaats de activator CO2 en Mg2+ kan binden. Rubisco-activase zelf vereist ATP, en de activiteit ervan is gerelateerd aan de energielading van de chloroplast (4). Het deel van Rubisco dat in een blad actief is (activeringstoestand) kan dus variëren naar gelang van de doeltreffendheid van Rubisco-activase bij het verwijderen van gebonden RuBP. De Rubisco-regeling stemt de CO2-fixatiesnelheid nauwkeurig af op de snelheid van het fotosynthetische elektronentransport, zodat de chloroplastmetabolieten altijd optimaal zijn voor de fotosynthese (5).