Bei Pflanzen unterscheidet man bezüglich der Photosynthese die zwei Pflanzentypen C3 und C4. Der Unterschied besteht darin, dass bei C3 Pflanzen das erste nachzuweisende Produkt der Photosynthese ein C3 Molekül ist, das 3-Phosphoglycerat. Bei C4 Pflanzen ist das erste nachzuweisende Produkt der Photosynthese ein C4 Molekül. Je nach Art handelt es sich dabei um Aspartat oder L-Malat. Der eingebaute Kkohlenstoff (C) ist in der folgenden Abbildung rot markiert.
Bei C3 Pflanzen wird im ersten Schritt des Calvin-Zyklus Ribulose-1,5-bisphossphat mittels der RubP-Carboxylase carboxyliert und so das CO2 gebunden. Bei C4 Pflanzen wird das CO2 mittels der Phophoenolpyruvat (PEP)-Carboxylase fixiert. Es entsteht zunächst Oxalacetat, ebenfalls eine C4-Verbindung, das aber sofort artspezifisch in Aspartat beziehungsweise L-Malat weiterverarbeitet wird. Tropische Pflanzen binden das CO2 zunächst in Mesophyllzellen, die in Kontakt zur Luft stehen. Die dort entstehende C4-Verbindung, Aspartat oder L-Malat, wird zu den Leitbündelscheidenzellen transportiert, die der Hauptort der Photosynthese sind. Dies ist auch der Ort, in dem der Calvin-Zyklus abläuft. Durch die Decarboxylierung der C4-Verbindungen wird in den Leitbündelscheidenzellen eine hohe CO2-Konzentration am Ort des Calvin-Zyklus aufrecht erhalten.
Das Interessante dabei ist, dass das für die CO2 Bindung verantwortliche Enzym im Calvin-Zyklus, die RubP-Carboxylase, eine Michaelis-Konstante in vitro von 450 µM CO2 hat. Das entspricht einem CO2 Partialdruck von 10.000 bis 20.000 ppm! (Die Michaelis-Konstante beschreibt die Substratkonzentration, bei der ein Enzym seine halbmaximale Geschwindigkeit hat.) Durch den dem Calvin-Zyklus vorgeschalteten Prozess können C4 Pflanzen bei wesentlich niedrigeren atmosphärischen Konzentrationen von CO2 hohe CO2-Assimilationsraten erzielen.