گیاهان C4 :
تا اواسط دهه 1960 چنین تصور می شد که تمام گیاهان مسیر فتوسنتز 3 کربنه ( C3 ) دارند
ولی هاچ واسلک در سال 1966 ضمن مطالعه روی نیشکر متوجه شدند که اولین ماده ای که پس از تثبیت Co2 در گیاه ساخته می شود یک اسید 4 کربنه به نام اسید اگزاالواستیک است.
بنابراین به این صورت مسیر دیگری برای تثبیت Co2 شناخته شد. ساختمان برگ گیاهان C3 با C4 متفاوت است .
در گیاهان C4 هر دسته آوندی توسط یک لایه از سلولهای بزرگ پارانشیمی به نام غلاف آوندی احاطه شده است و این غلاف آوندی هم توسط سلولهای کوچکتر مزوفیل احاطه شده اند.
به این ساختار برگ گیاهان C4 آناتومی یا ساختار کرانژ ( Kranz ) می گویند. مسیر تثبیت Co2 در گیاهان C4 به این صورت است که در سلولهای مزوفیل این گیاهان ابتدا فسفوانول پیروات ( PEP ) با Co2 ترکیب شده و تولید اسید آلی چهار کربنه مانند اسید اگزالواستیک ، اسید مالیک ، اسید اسپارژیک می کند که این واکنش تحت تأثیر آنزیم PEP کربوکسیلاز صورت می گیرد.
سپس این اسید 4 کربنه تولید شده از طریق پلاسمودسماتاها به سلولهای غلاف آوندی منتقل می شود.
در سلولهای غلاف آوندی این اسید 4 کربنه Co2 خد را آزاد می کند و این Co2 وارد چرخه کلوین می شود.
چرخه تثبیت Co2 از این مرحله به بعد مانند گیاهان C3 است. اسید 4 کربنه که یک مولکول Co2 خود را از دست داده به پیروات تبدیل می شود که پیروات تولید شده به سلولهای مزوفیل برگشت داده میشود .
پیروات در سلولهای مزوفیل پس از گرفتن یک گروه فسفات تبدیل به فسفو انول پیروات ( PEP ) شدخ و مجدداً وارد سیکل تثبیت Co2 ( هاچ واسلک) می شود.
آنزیم PEP کربوکسیلاز که در گیاهان C4 تثبیت کربن را انجام می دهد نسبت به آنزیم RUBP کربوکسیلاز میل ترکیبی بیشتری با Co2 دارد .
بنابراین دراین گیاهان تثبیت Co2 بهتر صورت می گیرد . همچنین در این گیاهان با انتقال Co2 به سلول های غلاف آوندی غلظت Co2 در این سلول ها چندین برابر اتمسفر می شود(20 تا 30 برابر ).
تثبیت Co2 توسط آنزیم RUBP کربوکسیلاز در محیطی با غلظت Co2 بالا صورت گرفته بنابراین دیگر اکسیژن نمی تواند با Co2 برای ترکیب با RUBP کربوکسیلاز رقابت کند در نتیجه تنفس نوری رخ نمی دهد.
و همین عدم وجود تنفس نوری در این گیاهان باعث عملکرد بالای آن می شود. البته ممکن است در این گیاهان تنفس نوری وجود داشته باشد ولی بدلیل وجود پمپ قوی هاچ واسلک این مقدار قابل اندازه گیری نست.
از جمله گیاهان زراعی که مسیر تثبیت Co2 چهارکربنه دارند می توان ذرت ، نیشکر ، ذرت خوشه ای ، ارزن و سودان گراس را نام برد.