9.7: C4通路和CAM
一些植物，如甘蔗和玉米，生长在炎热的条件下，使用一种称为C4通路的替代过程来固定碳。这个循环从大气中的CO2进入叶肉细胞开始，在叶肉细胞中，CO2被用来从磷酸烯醇丙酮酸（PEP）生成草酸酯（一种四碳分子）。然后草酰乙酸转化为苹果酸盐，转运到氧浓度较低的束鞘细胞。在那里，CO2从苹果酸盐中释放，进入卡尔文循环被转化为糖。景天酸代谢（CAM）通路是在仙人掌等植物中进行的，这些植物在白天也需要保存水分。CAM植物在夜间让CO2进入叶片，并产生苹果酸盐，苹果酸盐储存在液泡中，直到第二天。然后苹果酸盐从液泡中释放出来，在卡尔文循环中进行处理。C4通路在局部分离不同的进程，而CAM通路按时间顺序分离它们。
C4的途径
一些植物，如玉米和甘蔗，已经进化出另一种固定碳的方法，有助于避免在炎热干燥的环境中水分流失。其中一种方法是C4途径。第一步，CO2进入叶肉细胞，磷酸烯醇丙酮酸（PEP）羧化酶将其加入3-碳化合物PEP中，形成4-碳化合物草酰乙酸。草酰乙酸被转化成一种叫做苹果酸的有机酸。
随后，苹果酸被输送到叶片深处氧浓度较低的维管束鞘细胞中。苹果酸被分解，释放出一个CO2分子，然后进入卡尔文循环，核酮糖二磷酸缩化酶（rubisco）将其转化为糖。C4途径在炎热、干旱的条件下具有优势，因为植物会关闭气孔以保存水分。因此，它们可以保持较低的氧浓度，从而有利于CO2与二磷酸核酮糖羧化酶的结合，而不是O2。当氧浓度较高时，二磷酸核酮糖羧化酶与O2>结合，而不是与CO2结合，这一过程称为光呼吸，它会停止光合作用并消耗能量。
CAM的途径
其它植物，如仙人掌和菠萝，利用景天酸代谢（CAM）途径来固定碳。CAM植物主要在夜间打开气孔，以防止在炎热的白天水分流失。夜间CO2进入叶肉细胞，与PEP结合形成草酰乙酸，最终形成苹果酸。苹果酸则储存在液泡中，直到第二天从液泡中释放出来，进入卡尔文循环。光合作用的第一阶段在白天进行，因为它们依赖于光，而卡尔文周期的光独立反应则在夜间进行。以这种方式，CAM植物利用一天中不同的时间分离CO2固定和糖合成。
