Ein Carboxysom ist ein geschlossener Bereich in einer Cyanobakterienzelle. Er enthält zwei Enzyme, eine Carbon-Anhydrase und die Rubisco, die zur CO2-Fixierung nötig ist.
Im Carboxysom herrscht eine höhere CO2-Konzentration als außerhalb, um eine höhere CO2-Fixierungsrate durch die Rubisco zu erreichen. Die Carbonanhydrase dient dabei der Vorfixierung der CO2-Moleküle, um die CO2-Konzentration zu erhöhen, die Rubisco fixiert das CO2 und schleust es in den Calvin-Zyklus ein. Carboxysomen gehören zu den Zellorganellen und finden sich in allen Cyanobakterien und in einigen nitrifizierenden Bakterien.