これまでに登場した植物は、C₃回路によって光合成を行うC₃植物でした。
しかし、C₃回路は、強光下で二酸化炭素を吸収できないよという欠点がありました。
この欠点を克服するために、C₃回路だけでなく、C₄回路をもつようになった植物を、C₄植物といいます。

C₄植物は、2つの回路をもっていますね。
図の左半分は、カルビン・ベンソン回路と全く同じC₃回路です。

それに加えて、図の右の回路を、C₄回路といいます。
C₄植物は、C₃回路に加えて、C₄回路をもつことになりますね。

C₄回路で起こる反応の全体像を見てみましょう。
図で、C₄回路の右下にPEPという物質が書かれていますね。
PEPは、ホスホエノールピルビン酸の略です。

PEPからはオキサロ酢酸が生成されます。
このオキサロ酢酸からリンゴ酸が生成され、次にピルビン酸が生成されます。
そして、ピルビン酸から再びPEPが合成されます。

では、C₄回路は具体的にどのような働きをしているのでしょうか？
ポイントは、CO₂が空気中から取り込まれるタイミングです。

C₃植物は、C₃回路の1番目の反応で、RuBisCOによってCO₂を取り込んでいましたね。
C₄植物は、C₃回路ではなく、C₄回路にてCO₂を取り込むのです。

PEPからオキサロ酢酸が生成されるときに、PEPにCO₂が結合していますね。
このときに、PEPCという酵素の働きによって、CO₂が空気中から取り込まれるのです。
PEPCは、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼの略です。

C₃回路にてCO₂を取り込む働きをしていた酵素は、RuBisCOでしたね。
しかしRuBisCOは、強光下ではオキシゲナーゼとして働いてしまうという欠点がありました。
つまり、酸素を取り込み、二酸化炭素を排出するようになってしまうのです。

一方、C₄回路のPEPCは、強光下でもオキシゲナーゼになることがありません。
どんな条件下でも、空気中のCO₂を効率よく取り込み、PEPに結合させることができます。
これがC₄回路の特徴です。

C₄植物の例としては、トウモロコシやサトウキビがあげられます。