C4植物的CO2浓缩机制（CCM）

RuBP羧化/加氧酶 (Rubisco) 是光合作用暗反应中催化RuBP与CO2（C5，即1,5-二磷酸核酮糖）发生羧化反应或与O2发生加氧反应的酶。由于Rubisco同时具有羧化酶和加氧酶活性，难以区分二氧化碳和氧气，导致能量的损耗。C4植物（如玉米、甘蔗）和藻类具有【CO2浓缩机制】（CO2-concentrating mechanism, CCM），用来增加Rubisco周围二氧化碳的浓度，减少其作为RuBP加氧酶的活性和光呼吸强度，在高光强、高温和干旱条件下比C3植物（如水稻）有更高的光合效率。
PEPCase（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）是C4植物浓缩CO2的关键酶，在植物和细菌中广泛存在，能催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与二氧化碳反应生成草酰乙酸（OAA）。PEPC是变构酶，主要功能是供给三羧酸循环以草酰乙酸，也与C4植物光合二氧化碳固定反应(C4二羧酸循环)及景天科植物的苹果酸形成等有关。将PEPC的基因导入水稻原种能获得高表达的转基因水稻，其光合速率显著提升。
C4植物先将二氧化碳转化成HCO3-，在PEPC酶作用下与磷酸烯醇式丙酮酸结合生成草酰乙酸，然后在叶肉细胞叶绿体中经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，这就完成了CO2的浓缩；苹果酸在维管束鞘细胞叶绿体经脱羧作用转化成CO2和丙酮释放 ；释放的CO2在Rubisco作用下完成卡尔文循环。如图一所示。
普通的C4植物对二氧化碳固定通过叶肉细胞和维管束鞘细胞实行空间分离，景天酸代谢植物（如仙人掌）则不同，它们对二氧化碳固定实行的是时间分离（昼夜节律），即CAM途径，如图二所示。
仙人掌类往往生长于干旱地区，白天炎热夜晚寒冷，昼夜温差大，为了生存，这类植物发展了一套独特的生存策略：晚上气孔开放，吸收二氧化碳（在一定范围内，气温越低二氧化碳吸收越多），通过羧化反应形成苹果酸存于细胞内的大液泡中；白天气孔关闭，减少水分蒸腾，并将夜间储存于液泡内的酸性物质（主要是苹果酸，也有天门冬氨酸）作脱羧反应，释放的二氧化碳进入卡尔文循环进行光合作用生成淀粉；同时生成的丙酮酸则既可以形成PEP再还原成磷酸三糖最后合成淀粉，又可以转移到线粒体氧化释放出CO2。苹果酸从细胞质通过液泡膜进入液泡是主动过程，而从液泡回到细胞质中则是被动过程。
由于这种方式是在景天科植物上首先发现的，故称为景天酸代谢途径。在栽培技术上可以利用这个特点，如在一定范围内尽可能加大温室的昼夜温差，并且在晚上提高室内二氧化碳浓度，以促使这类植物加快生长。
CAM途径与C4途径相同点：(1)都具有羧化(固定CO2)和脱羧(脱下CO2)两个过程；(2)都只能起暂时固定CO2功能，不能将CO2还原成糖；(3)CO2最初受体都为PEP，最初固定产物都是OAA，催化最初羧化反应的酶都是PEPCase。
衣藻、球藻、硅藻和蓝细菌等许多低级自养生物也能进行CO2浓缩，但其CCM机制与高等植物差异较大，除了有类似高等植物C4光合固碳途径的CCM机制外，可能有多种其他的CCM机制。图三示意衣藻CCM机制，图四示意球藻CCM机制。