فتوسنتز در گیاهان C4

اگزالواستات ترکیبی است که از این واکنش ایجاد می‌شود، این ترکیب سپس به ترکیبی مشابه خود به نام مالات تبدیل می‌شود که می‌تواند به سلول‌های غلاف آوندی منتقل شود. درون این سلول‌ها، مالات شکسته شده و دی اکسید کربن آزاد می‌شود. دی اکسید کربن سپس توسط روبیسکو مورد تثبیت قرار می‌گیرد و از طریق چرخه کالوین به مولکول‌های قندی تبدیل می‌شود، این مرحله مشابه فتوسنتز به روش C3  است.

روش فتوسنتز C4 بدون صرف انرژی انجام نمی‌شود، در واقع ATP باید مصرف شود تا سه مولکول کربن از سلول‌های غلاف روزنه خارج شوند تا این سلول‌ها برای دریافت مولکول‌های دی اکسید کربن دیگر از اتمسفر آماده شوند. به دلیل این که سلول‌های مزوفیل به صورت مداوم دی اکسید کربن را به سلول‌های همسایه خود، غلاف آوندی در قالب مولکول‌های مالات پمپ می‌کنند، در این سلول‌ها همیشه غلظت بالایی از دی اکسید کربن نسبت به اکسیژن در اطراف آنزیم روبیسکو وجود دارد. این روند موجب کاهش تنفس نوری می‌شود.

حدود ۳ درصد از تمام گیاهان آوندی از مسیر C4 استفاده می‌کنند. برخی از انواع آن‌ها شامل، نیشکر و ذرت هستند. گیاهان C4 اغلب در زیستگاه‌هایی که بسیار گرم هستند، وجود دارند، در حالی که در نواحی سردسیری این گیاهان به ندرت دیده می‌شوند.

در شرایط آب و هوایی گرم، مزایای کاهش تنفس نوری تقریبا برابر با میزان مصرف ATP برای جابجایی دی اکسید کربن از سلول‌های مزوفیل به سلول‌های غلاف آوندی است.

این تصور غلط است که فقط گیاهان علفی در گروه گیاهان C4 قرار دارند، زیرا بسیاری از گیاهان دولپه‌ای مانند گیاه پهن برگ نیز در گروه گیاهان C4 قرار می‌گیرند.
 

بسیاری از گونه‌های «گیاه تاج خروس» (Amaranthus) از جمله گیاهان C4 به شمار می‌آیند، به نظر می‌رسد آن‌ها بزرگترین خانواده گیاهی در گروه C4 پهن برگ هستند. بنابراین انواع گونه‌های گیاه تاج خروس مانند (Palmer Amaranth) و (Spiny Amaranth) در فصول گرم سال از رشد خوبی برخوردار هستند. این واقعیت که آن‌ها در گروه گیاهان C4 قرار دارند، می‌تواند در بروز این پدیده نقش داشته باشد. تنها 1٪ از کل گونه‌های گیاهی شناخته شده دارای متابولیسم C4 هستند که این تعداد حتی کمتر از گیاهانی با متابولیسم CAM است.