一般植物中，二氧化碳同化时固定的第一个产物是具有3个碳原子的磷酸甘油酸，采用这种途径的植物称碳3植物,，如大豆、棉花、小麦和稻等。而有些植物中，二氧化碳固定的第一个产物是具有4个碳原子的双羧酸，采用这种途径的植物称碳4植物,，如玉米、高粱和甘蔗等。二氧化碳首先在叶肉细胞内被固定在四碳双羧酸中，然后被运输到维管束鞘细胞中脱羧，放出的二氧化碳被 Rubisco催化的羧化反应再次固定，该途径实际上是在二氧化碳同化的基础上增加了一个四碳双羧酸循环，这个循环像一个二氧化碳泵,使 Rubisco羧化部位的二氧化碳浓度比碳3植物的高很多，从而减少光呼吸，因而碳4植物在强光下具有比碳3植物更高的光合效率 。
有些耐干旱的植物如景天、仙人掌等的光合碳同化过程与碳4植物类似，先将二氧化碳固定并还原成四碳双羧酸，但它们不在两类细胞间运输，而是将两次二氧化碳固定的时间错开：夜间气孔开放，吸收的二氧化碳固定于四碳双羧酸中；白天气孔关闭，四碳双羧酸脱羧释放的二氧化碳再次固定在磷酸甘油酸中，并同化成磷酸丙糖，避免了白天强烈的水分蒸腾，更有利于植物在干旱环境中生存
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