تثبیت کربن
مقایسه بین گونه‌های C۳ و C4

۱. تفاوت‌های ساختمانی (ساختمان برگ گونه‌های C۴ به نام ساختمان کرانز (Kranz)، مصطلح است).
- در سلول‌های غلاف آوندی گونه‌های C۴ سبزدیسه وجود دارد در صورتی‌که در گیاهان C۳ چنین چیزی وجود ندارد.
- سبزدیسه درون بافت مزوفیل گونه‌های C۳ و C۴ مشابه می‌باشد (دارای غشای خارجی دو لایه هستند و گرانای آن‌ها به‌طور کامل تکامل یافته‌است) اما واکنش‌های بیوشیمیائی که در آن‌ها صورت می‌گیرد بسیار متفاوت است به‌طوری‌که در گونه‌های C۳ احیاء CO۲ توسط آنزیم RuBP کربوکسیلاز صورت می‌گیرد و چرخهٔ کالوین عمل می‌کند و نشاسته در آن‌ها ذخیره می‌شود. در صورتی‌که در گونه‌های C۴ احیاء CO۲ توسط آنزیم PEP کربوکسیلاز صورت می‌گیرد و اسیدهای تولید شده به سلول‌های غلاف آوندی منتقل می‌شوند. در سلول‌های مزوفیل گونه‌های C۴ فقط اسیدهای چهارکربنه تشکیل می‌شود و نشاسته تولید نمی‌گردد.
- سبزدیسه سلول‌های غلاف آوندی گونه‌های C۴ نسبت به سلول‌های مزوفیل بزرگتر ولی گرانای آن‌ها نسبت به سبزدیسه سلول‌های مزوفیل تکاملل کمتری یافته‌است، و از آنجا که چرخهٔ کالوین در آن‌ها عمل می‌نماید بنابراین نشاسته ذخیره می‌کنند.
۲. آنزیم PEP کربوکسیلاز نسبت به آنزیم RuBP کربوکسیلاز میل ترکیبی بیشتری با CO۲ از خود نشان می‌دهد؛ بنابراین قادر خواهد بود در غلظت‌های کم CO۲ بازده بیشتری داشته باشد.
۳. گونه‌های C۴ به‌خصوص در نور زیاد، از سرعت فتوسنتزی بیشتری نسبت به‌گونه‌های C۳ برخوردار هستند.
۴. به لحاظ نیاز آنزیم PEP کربوکسیلاز به ATP، به‌ظاهر این‌طور به‌نظر می‌رسد که گونه‌های C۴ جهت احیاء یک مولکول CO۲ به انرژی بیشتری نسبت به گونه‌های C۳ نیاز داشته باشند لیکن این مسئله هنوز ثابت نشده‌است.
۵. میزان آنزیم RuBP کربوکسیلاز گونه‌های C۴ نسبت به گونه‌های C۳ بسیار کمتر است (حدود ۱۰٪)، در گونه‌های C۳ آنزیم PEP کربوکسیلاز وجود ندارد.
۶. گونه‌های دارای مکانیسم‌های متفاوت تثبیت CO۲ از نظر سازگاری با شرایط محیطی نیز متفاوت هستند. گونه‌های C۳ به شرایط سرد و مرطوب تا گرم مرطوب ولی گونه‌های C۴ به شرایط گرم، خشک یا مرطوب سازگار می‌باشند.
۷. مهم‌ترین عاملی که در گونه‌های C۴ باعث افزایش بازده فتوسنتز می‌شود، عدم وجود تنفس نوری قابل محاسبه می‌باشد، در صورتی‌که در گونه‌های C۳ تنفس نوری، عامل اصلی دفع CO۲ در نور می‌باشد.
تنفس نوری یک فراورده جنبی چرخهٔ کالوین می‌باشد. چون RuBP کربوکسیلاز و RuBP اکسیژناز شبیه به‌هم می‌باشند، CO۲ و O۲ هر دو برای ترکیب با یک ماده که همان RuBP (ریبولوز بی‌فسفات) است رقابت می‌کنند. در گونه‌های C۴ تنفس نوری قابل ملاحظه‌ای صورت نمی‌گیرد. همین عمل را (عدم تنفس نوری) عامل اصلی افزایش بازده فتوسنتزی گونه‌های C۴ نسبت به C۳ می‌دانند. چون انتقال اسیدهای ۴ کربنه به سلول‌های غلاف آوندی غلظت CO۲ را در این سلول‌ها افزایش می‌دهد، در نتیجه شرایط برای واکنش آنزیم RuBP کربوکسیلاز نسبت به RuBP اکسیژناز مساعدتر می‌گردد.
به این دلیل تصور می‌شود که میزان تنفس نوری در گیاهان C۴ بسیار کم یا صفر باشد. به‌هر حال به‌دلیل میل ترکیبی شدید آنزیم PEP کربوکسیلاز با CO۲ در سلول‌های مزوفیل، احتمالاً خروج مولکول CO۲ آزاد شده در سلول‌های غلاف آوندی از برگ مقدور نمی‌باشد؛ بنابراین تنفس نوری اگر هم صورت گیرد قابل اندازه‌گیری نیست. (گلدزورتی، ۱۹۷۰). تنفس نوری منجر به آزادسازی CO۲ می‌گردد بدون آنکه انرژی حاصل از این کار به مصرف مفید برسد. به‌هر حال تنفس نوری زمینه را برای آمینه شدن و تشکیل اسیدهای آمینه فراهم می‌کند و باعث حفظ چرخه فسفات معدنی می‌گردد که ممکن است در شرایط نور کم و درجه حرارت پائین مفید واقع شود. برای محاسبه تنفس نوری از روش‌های مخصوصی استفاده می‌شود
- هوای بدون CO۲ از برگ شفاف و روشن عبور داده می‌شود. اگر CO۲ از برگ دفع شود نشانگر تنفس نوری می‌باشد.
- اگر گیاه یا برگ‌های یک گیاه در محفظه‌ای روشن و بدون ارتباط با هوا قرار داده شود، غلظت CO۲ هوای داخل محفظه کاهش می‌یابد تا آنجا که تعادلی بین غلظت CO۲ برگ و هوا ایجاد گردد (غلظت نقطه تعادل)، که این غلظت نشانگر میزان تنفس نوری می‌باشد (شکل سرعت تبادل کربن در سویا).
- اگر برگی را به سرعت در تاریکی مطلق قرار دهیم فتوسنتز آن قطع می‌شود در حالی‌که تنفس نوری آن به‌دلیل مصرف اسیدگلیکولیک برای مدت کوتاهی ادامه خواهد داشت. این امر باعث افزایش ناگهانی غلظت CO۲ (انفجار پس از روشنائی، post ilumination burst)، خواهد شد. در این حالت میزان CO۲ دفع شده به مراتب بیش از میزان CO۲ خارج شده از طریق تنفس معمولی می‌باشد.
- جهت تبدیل اسیدگلیکولیک به اسید گلی اگزیلیک O۲ مورد نیاز است. اگر مقدار اکسیژن هوا از ۲۱٪ به ۱٪ یا کمتر کاهش یابد تنفس نوری قطع خواهد شد؛ بنابراین اختلاف فتوسنتز در غلظت‌های ۲۱٪ و ۱٪ اکسیژن بیانگر مقدار تنفس نوری می‌باشد (شکل سرعت تبادل کربن در سویا).
هردونوع احیاء CO۲ در گونه‌های زراعی صورت می‌گیرد.