Figura. Plantas C4

En el modelo se comparan dos formas de llevar dióxido de carbono hasta el ciclo de Calvin-Benson. A la izquierda aparece una planta C3, representada por una hoja de olmo. En este caso, el CO₂ entra por el estoma, atraviesa los espacios internos de la hoja por difusión gaseosa y llega directamente a las células del mesófilo, donde se encuentra la enzima Rubisco. Allí el carbono se fija en el ciclo de Calvin y se convierte en compuestos orgánicos. Al mismo tiempo, por el estoma salen oxígeno y vapor de agua, de modo que la planta gana carbono, pero pierde agua.

El problema de las plantas C3 aparece cuando el ambiente es cálido, seco o muy iluminado. Si la planta cierra parcialmente sus estomas para evitar la desecación, entra menos CO₂, pero el oxígeno producido por la fotosíntesis puede acumularse dentro de la hoja. En esas condiciones, la Rubisco puede reaccionar con oxígeno en vez de dióxido de carbono, provocando fotorespiración. Este proceso consume energía y reduce la eficiencia fotosintética. Por eso, en las plantas C3 el intercambio gaseoso depende mucho del equilibrio entre mantener abiertos los estomas para captar CO₂ y cerrarlos para conservar agua.

A la derecha aparece una planta C4, representada por el maíz. En ella, el CO₂ no se entrega directamente a la Rubisco. Primero es capturado en las células del mesófilo mediante la PEP carboxilasa, una enzima que fija carbono con gran eficacia. Luego ese carbono viaja en forma de compuestos de cuatro carbonos, como malato u oxaloacetato, hasta las células de la vaina del haz vascular. Allí se libera CO₂ cerca de la Rubisco, aumentando su concentración local y favoreciendo el ciclo de Calvin. Así, las plantas C4 funcionan como si tuvieran una bomba de CO₂, útil para reducir fotorespiración y ahorrar agua en ambientes cálidos