【课外阅读】光合作用
光合作用的故事
光合作用的故事光合作用是地球上一切生命的生存、繁荣和发展的根本保障。
人类对光合作用的认识是建立在科学实验的基础上，经过多次的探索和研究才获得的。
早在1648年，荷兰科学家范·赫尔蒙特（Van Helmont）就进行了陶盆栽柳树的实验，以寻找营养植物的物质。
他在一个大花盆中放入90千克干燥的土壤，栽上一株重2. 5千克的柳树幼苗。
用雨水或蒸馏水浇灌，并用一个穿孔的铁板盖在花盆上，只允许气体和水进入而尽量减少别的物质进入。
5年后将树移出称重，增加了75千克，而将土壤干燥发现仅损失了60克。
因此他认为柳树重量增加只是由水引起的，他没有考虑到空气中气体的影响。
1771年，英国化学家约瑟夫·普里斯特利（Joseph Priestley）发现，把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不容易熄灭；把一盆植物和一只小鼠同时放到密闭玻璃罩里，小鼠也不易窒息死亡。
因此他提出植物能更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气。
当其他人重复他的实验时，有的能成功，有的却失败。
什么原因呢？直到1779年，荷兰科学家英格一豪斯（Ingen—Housz）才进一步证实，绿色植物只有在日光下才能放出氧气，黑暗中植物也会使空气污浊。
以后瑞士的琼·塞尼比尔（Jean Senebier）在研究空气和植物生长的关系时发现，碳来源于大气中的二氧化碳，光合作用中氧气的释放和二氧化碳的吸收是同时进行的。
他推测，光合作用中二氧化碳被分解，碳进入植物的有机物中，而氧被释放。
但他的结论却包含着错误，即光合作用释放的氧应该来自于水，而不是二氧化碳。
关于赫尔蒙特的柳树问题还是等到1804年才由索苏尔（Saussure）的工作弄清楚。
他用精确的定量方法在含有不同数量二氧化碳空气中培养植物，然后精确地测量空气中二氧化碳含量和植物体的碳素含量，证明植物体碳素含量是来自植物同化的大气中的二氧化碳。
他对植物灰分也做了精细的定量分析，植物吸收矿质元素是有选择的，灰分元素来自土壤；碳、氧和氢来自空气和水。
光合作用名词解释生物学
光合作用名词解释生物学
光合作用是指植物、藻类和部分细菌在光的作用下，利用水和二氧化碳合成有机物质的生物化学过程。
光合作用是生物体能量获取的重要途径之一，也是地球上维持生命进行的基本过程之一。
在这个过程中，植物通过叶绿素等色素，吸收阳光中的光能，并将其转化为化学能，最终合成出有机物质和释放氧气。
光合作用的原理
光合作用主要通过两个阶段实现：光反应和暗反应。
在光反应中，叶绿体中的色素分子吸收光能，将光能转化为化学能，产生氧气和ATP及NADPH等能量储备分子。
暗反应则在叶绿体基质中进行，以ATP和NADPH为能量来源，利用二氧化碳为原料，进行卡尔文循环合成三磷酸甘油和其他有机物质。
光合作用的意义
光合作用是维持地球生态平衡的关键过程之一，通过光合作用，植物能够与环境中的无机物质进行物质交换，为植物提供能量和有机物质，同时也释放氧气，维持了地球大气中的氧气含量。
此外，光合作用也是食物链的起点，为其他生物提供了营养物质。
总的来说，光合作用在生物学中具有重要的意义，它不仅是能量转化和物质循环的基础过程，也是地球上生命得以持续进行的必要条件之一。
随着对光合作用机制的深入研究，我们对这一生物过程的理解也进一步深化和完善。
光合作用的原理、条件与产物(解析版)
光合作用第1课时光合作用的原理、条件和产物A知识要点分类练夯实基础知识点1 光合作用的原理1、有人说“包括人类在内的其他生物是‘攀附’着植物的茎蔓才站在这个星球上的。
”这句话道出了绿色植物光合作用的重要意义。
下列关于光合作用的意义,说法错误的是（▲）A、为动物和人类提供食物B、为自身生活提供有机物C、为自身生活提供无机盐D、为动物和人类提供能量【答案】C【解析】光合作用是一切生物生存、繁衍和发展的根本保障。
绿色植物通过光合作用制造的有机物不仅能满足自身生长、发育和繁殖的需要，而且为生物圈中的其他生物提供了基本的食物来源，其产生的氧气是生物圈的氧气的来源。
【分析】熟练掌握光合作用的知识，在完成题目的同时，最好还能把学到的知识应用的我们的生活中。
金鱼缸要放置在温暖向阳的环境中。
【详解】A、光合作用为动物和人类提供食物，正确；B、光合作用为自身生活提供有机物，正确；C、光合作用不能为自身生活提供无机盐，错误；D、光合作用为动物和人类提供能量，正确；故选：C。
2、如图3-6-1是绿色植物光合作用过程示意图，根据图中箭头所示的方向,回答问题。
（1）图中▲是进行光合作用的场所。
（2）光合作用的产物是▲和▲。
（3）光合作用将▲能转化为有机物中储存的▲能。
（4）绿色植物进行光合作用的主要器官是▲。
【答案】（1）叶绿体（2）有机物氧气（3）光化学（4）叶【解析】【分析】【详解】如图是植物光合作用过程示意图。
由图中箭头所示的方向可知：水和二氧化碳进入叶片作为光合作用的原料，其中水是通过导管运输来的，二氧化碳是从空气中吸收来的。
有机物淀粉和氧气是光合作用的产物，其中氧气是通过叶片进入空气的。
绿色植物中的叶绿体是进行光合作用的场所。
据此可知，①是有机物，②是氧气，③是水，④是二氧化碳，A是叶绿体。
（1）由上可知，进行光合作用的场所是图中的A叶绿体。
（2）光合作用的产物是图中的①有机物和②氧气。
（3）光合作用将光能转化为有机物中储存的化学能。
初一说明文阅读试题及答案
初一说明文阅读试题及答案阅读下面的说明文，完成1-5题。
说明文阅读材料：正文：光合作用是植物生长过程中至关重要的生物化学反应。
它发生在植物的叶子中，尤其是叶绿体里。
在光合作用中，植物会利用太阳光能，将水（H2O）和二氧化碳（CO2）转化为葡萄糖（C6H12O6）和氧气（O2）。
这个过程可以用下面的化学方程式来表示：\[ 6CO_2 + 6H_2O + 光能 \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \]光合作用不仅为植物自身提供能量，还为地球上的其他生物提供氧气，是生态系统中不可或缺的一环。
光合作用主要分为两个阶段：光反应和暗反应。
光反应需要光能，发生在叶绿体的类囊体膜上，产生ATP和NADPH。
暗反应，又称为Calvin循环，不依赖于光，发生在叶绿体的基质中，利用ATP和NADPH将CO2转化为葡萄糖。
结束语：通过了解光合作用的过程，我们能够更加深刻地认识到植物在地球生态系统中扮演的角色，以及它们如何影响我们的生存环境。
1. 光合作用发生在植物的哪个部位？A. 根B. 茎C. 叶D. 花答案：C2. 光合作用中，植物将什么转化为葡萄糖和氧气？A. 水和二氧化碳B. 土壤和空气C. 氮气和氧气D. 氮气和二氧化碳答案：A3. 下列哪个是光合作用的产物？A. 葡萄糖B. 淀粉C. 蛋白质D. 脂肪答案：A4. 光合作用分为哪两个阶段？A. 光反应和暗反应B. 光反应和光合作用C. 暗反应和光合作用D. 光反应和光合作用答案：A5. 光合作用对生态系统有什么重要作用？A. 提供氧气B. 提供食物C. 净化空气D. 所有上述选项答案：D结束语：通过本题的练习，我们不仅复习了光合作用的基本过程，还加深了对植物在生态系统中作用的理解。
希望同学们能够将所学知识运用到实际生活中，保护植物，保护我们的地球家园。
光合作用详解
光合作用详解
光合作用是指植物、藻类和一些细菌利用太阳能将二氧化碳和水转化
为有机物质的过程。
这种过程是生命活动中最为基本的能量来源之一，也是维持地球上生物多样性和生态平衡的重要环节。
光合作用的反应方程式为：6CO2 + 6H2O + 光能→ C6H12O6 +
6O2。
在光合作用中，光能被植物吸收后，通过叶绿素等色素分子转化成化
学能，进而促使ATP（三磷酸腺苷）和NADPH（辅酶Ⅰ）的合成。
这些化学物质再参与到卡尔文循环中，最终将二氧化碳还原成为有机
物质，如葡萄糖和淀粉等。
光合作用对于生态系统的重要性不言而喻。
它可以通过释放氧气使空
气中含氧量增加，同时吸收二氧化碳降低大气中温室效应造成的影响。
此外，在食物链中，植物是最基础的生产者，在其进行光合作用时制
造出来的有机物质为其他生物提供了养分。
然而，光合作用也存在一些限制条件。
例如，光合作用需要充足的阳光、适宜的温度和水分，如果这些条件不足或过多，都会影响植物的
生长和发育。
此外，在某些环境中，植物可能会受到氧化压力、紫外
线辐射等因素的伤害。
总之，光合作用是生命活动中至关重要的一环。
通过对其机理和影响因素的深入研究，我们可以更好地保护和利用自然资源，维护生态平衡和人类社会的可持续发展。
七年级生物光合作用
光合作用是植物进行能量转化的过程，通过光合作用，植物能够将光能转化为化学能并储存起来。
光合作用也是地球上所有生命能够存在的基础之一、下面将详细介绍光合作用的过程、作用和形式。
光合作用的过程主要包括光能的吸收、水的分解和二氧化碳的吸收。
首先，植物通过叶子上的叶绿素分子来吸收光能。
叶绿素是植物中含有的一种重要的色素，它能够吸收光的能量并转化为化学能。
当叶绿素吸收到光能后，光能会激发叶绿素分子中的电子，使其变得充满能量。
接下来，植物会利用这些充满能量的电子来进行水的分解。
光能激发的电子会穿过叶绿素分子中的电子传递链，最终到达叶绿素复合物II （PSII）中。
在这里，水分子会被分解成氧气、氢气离子和电子。
其中，氧气释放到空气中，而氢气离子和电子则分别被接收器接收。
然后，植物会通过光能激发的电子和水分解得到的氢气离子和电子来合成ATP（三磷酸腺苷）和NADPH（尼克酸腺嘌呤二核苷酸磷酸酯），这两种物质都是植物进行能量转化所需要的物质。
最后，植物会用ATP和NADPH中的能量来进行二氧化碳的合成反应，形成葡萄糖等有机物。
二氧化碳会进入植物叶片内的微孔中，进而通过一系列的化学反应和酶的催化作用，将二氧化碳和水合成葡萄糖。
这个过程称为卡尔文循环。
光合作用不仅是植物获得能量的过程，也是生态系统中能量流动的基础。
植物通过光合作用将光能转化为化学能，然后将这部分能量储存起来。
其他生物通过食物链和食物网将植物合成的有机物摄入体内，再次将包含化学能的有机物分解为能量和物质。
这样，光合作用将能量和物质分配到不同的生物体中，维持着生态系统的稳定。
此外，光合作用还能够释放出氧气，补充大气中的氧气含量。
光合作用中释放出的氧气是我们呼吸过程中所需要的，同时它也是地球上其他生物进行呼吸所必需的。
光合作用的形式有很多，主要包括光合色素、光合系统和光合路径。
光合色素是植物体内含有的多种色素，主要是叶绿素、类胡萝卜素和类黄酮等。
它们能够吸收不同波长的光，并将光能转化为化学能。
光合作用有关资料
光合作用有关资料光合作用是自然界中一项至关重要的生命过程，它发生在植物、藻类和一些细菌中，通过将光能转化为化学能，促使二氧化碳和水转化为有机物和氧气。
在这个过程中，植物利用光合作用获得了生长和生存所需的能量，也为地球上的氧气来源之一。
光合作用的基本过程光合作用主要包括两个阶段：光反应和暗反应。
在光反应中，植物的叶绿体内的叶绿体膜上存在光合色素，当叶绿体吸收到光能后，它启动了一系列能量传递和反应，最终产生了氧气和能量丰富的化合物ATP和NADPH。
暗反应则是在光反应产生的ATP和NADPH的作用下，将二氧化碳固定为葡萄糖等有机物的过程。
光合作用的影响光合作用的发生对地球上的生态环境和气候具有深远的影响。
首先，光合作用是生态系统中能源的重要来源，它支撑着地球上绝大多数生物体的生存。
其次，光合作用产生的氧气是维持氧气含量的重要来源，维持了地球上大气氧气的平衡。
此外，通过固定二氧化碳，光合作用还对大气中的二氧化碳浓度和气候具有调控作用。
光合作用的调控机制光合作用的进行受到多种因素的调控，包括光照强度、光谱组成、温度和水分等。
植物可以通过光反应和暗反应中的各种酶和调控因子来适应外部环境的变化。
此外，一些生物体还可以通过控制气孔大小和数量等途径来调节光合作用的进行，使植物在不同的环境条件下都能够维持生长。
光合作用的应用光合作用的原理和机制也被广泛应用在工业和生活中。
例如，人们通过模仿光合作用的原理研发出人工光合作用系统，用于太阳能的转化。
另外，植物的光合作用还被用于净化空气或废水、制备生物能源等方面。
结语光合作用作为自然界中至关重要的生命过程，不仅赋予了植物生命的能量，也让我们地球上的生物体得以生存。
通过深入了解光合作用的原理和影响，我们可以更好地保护和利用这一生命过程，为地球的气候和生态环境作出更积极的贡献。
六年级科学光合作用的解释 (2)
六年级科学：光合作用的解释
在自然界中，光合作用是一种至关重要的生物化学过程。
具体来说，光合作用是植物利用阳光能量将二氧化碳和水转化成为氧气和葡萄糖的过程。
这一过程发生在叶绿体中，其中的叶绿素是起关键作用的色素。
光合作用的过程
光合作用分为光能反应和暗反应两个阶段。
在光能反应中，叶绿体内的叶绿体色素吸收光能，然后将光能转化为化学能，并释放氧气，这是氧气的来源之一。
在暗反应中，植物利用光合成的ATP和NADPH将二氧化碳还原成为葡萄糖，这是植
物生长和维持生命所必需的。
光合作用的意义
光合作用是整个生态系统中最基础的生物化学过程之一，
对地球上的生物多样性和气候稳定具有重要影响。
通过光合作用，植物能够提供氧气供其他生物呼吸，同时利用光合作用产生的能量支持自身生长和维持生命。
此外，光合作用还能够帮助植物吸收二氧化碳，并减少地球上的温室气体，从而在一定程度上缓解气候变化。
在六年级的学生学习中，了解光合作用的基本原理以及其
在自然界中的重要性是极为关键的。
通过深入理解和探究光合作用，学生不仅可以掌握生物学和化学方面的知识，还能够培养对环境保护和生态平衡的意识，从而更好地保护我们共同的家园——地球。
总结
光合作用是植物为了生长和维持生命所进行的生物化学过程，通过光合作用，植物能够利用太阳能将二氧化碳和水转化
为氧气和葡萄糖。
这一过程不仅为地球上的生态系统提供了基础的能量转化，还为人类和其他生物提供了必要的氧气和营养物质。
因此，光合作用对于整个生物界的生存和繁荣都至关重要，我们每个人都应该珍惜并理解这一重要的生物化学过程。
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光合作用光合作用大致可分为下列三大步骤：第一步，光能的吸收、传递和转换成电能的过程（通过原初反应完成）；第二步电能转变为活跃的化学能过程（通过电子传递和光合磷酸化完成）；第三步，活跃的化学能转变为稳定的化学能过程（通过碳同化完成）。
第一、二两大步骤基本上属于光反应，第三大步骤属于暗反应（见下表）。
1．原初反应原初反应包括光能的吸收、传递与转换过程。
根据其功能来区分，叶绿体片层结构上的色素又可区别为两种：一种是作用中心色素，少数特殊状态的叶绿素a分子属于此类，它具有光化学活性，既是光能的“捕捉器”，又是光能的“转换器”（把光能转换为电动势）；另一种是聚光色素，没有光化学活性，只有收集和传递光能的作用，能把光能聚集起来，传到作用中心色素，绝大多数色素（包括大部分叶绿素a和全部叶绿素b、β-胡萝卜素、叶黄素、藻红蛋白和藻蓝蛋白）都属于聚光色素。
当波长范围为400～700nm的可见光照到绿色植物上时，聚光系统的色素分子吸收光量子被激发起来。
由于叶绿体片层上的色素分子排列得很紧密，光能在色素分子间以诱导共振方式进行传递。
能量可以在相同色素分子之间传递，也可以在不同色素分子之间传递。
能量传递的效率很高，速度很快，这样就把大量的光能吸收、聚集，并迅速传递到作用中心色素分子，以进行光反应，这个反应部位称为作用中心。
光合作用中心至少包括一个光能转换色素分子（P）、一个原初电子受体（A）和一个原初电子供体（D），才能导致电荷分离，将光能转换为电能，并且累积起来。
作用中心色素分子一般用其对光线吸收高峰的波长作标志，例如P700代表光能吸收高峰在700的色素分子。
作用中心的原初电子受体是指直接接受作用中心色素分子传来电子的物体。
作用中心原初电子供体，是指以电子直接供给作用中心色素分子的物体。
光合作用的原初反应是连续不断地进行的，因此必须有连续不断的最终电子供体和最终电子受体，构成电子的“源”和“流”。
高等植物最终的电子供体是水，最终的电子受体是NADP＋。
下图表示光合作用的能量吸收、传递与转换的关系。
光合作用原初反应的能量吸收、传递与转换图解粗的波浪箭头是光能的吸收，细的波浪箭头是能量的传递，直线箭头是电子传递。
空心圆圈代表聚光性叶绿素分子，有黑点圆圈代表类胡萝卜素等辅助色素。
P是作用中心色素分子，D是原初电子供体，A 是原初电子受体，e是电子从图中可以看出，聚光色素分子将光能吸收、传递至作用中心后，使作用中心色素（P）被激发而成为激发态，放出电子给原初电子受体（A），中心色素失去的电子可由原初电子供体（D）来补充，于是中心色素恢复原状，而原初电子供体被氧化。
这样不断地氧化还原，就把电子不断地传递给原初电子受体，从而完成了光能转换为电能的过程。
2．电子传递和光合磷酸化作用中心色素分子被激发后，把电子传递给原初电子受体，转为电能，再通过水的光解和光合磷酸化，经过一系列电子传递体的传递，最后形成A TP和NADPH＋H＋，从而将电能转化为活跃的化学能，并把化学能贮藏于这两种物质之中。
光合作用的光化学反应是由两个光系统完成的。
由于现代研究技术的进展，已经直接从叶绿体中分离出下列两个光系统，即光系统Ⅰ（简称PSⅠ）和光系统Ⅱ（称PSⅡ）。
每个光系统均具有特殊的色素复合体及一些物质。
光系统Ⅰ的颗粒较小，直径为110埃，位于类囊体膜的外侧；光系统Ⅱ的颗粒较大，直径为175埃，位于类囊体膜的内侧。
PSⅠ的光反应是长波光反应，其主要特征是NADP＋的还原，其作用中心是P700。
当PSI的作用中心色素分子P700吸收光能而被激发后，把电子供给Fd（铁氧还蛋白），在NADP还原酶的参与下，Fd把NADP＋还原成NADPH＋H＋。
PSⅡ的光反应是短波光反应，其主要特征是水的光解和放氧。
光系统Ⅱ的作用中心色素分子可能是P680，它吸收光能，把水分解，夺取水中的电子供给光系统Ⅰ。
连接着两个光系统的电子传递链，是由一系列互相衔接着的电子传递物质（光合链）组成的。
光合链中的电子传递体是质体醌（PQ）、细胞色素b559、Cytf和质体蓝素（PC）等。
关于两个光系统的光化学反应和电子传递，如图下图所示。
光合作用中的两个光化学反应和电子传递Z–原初电子供体Q–未知因素Fd–含铁氧化还原蛋白（－0.43伏）光合作用中，磷酸化和电子传递是偶联的，在光反应的电子传递过程中能产生A TP，即叶绿体在光作用下把无机磷和ADP转化成A TP，形成高能磷酸键，此称为光合磷酸化。
光合磷酸化又分为非循环式光合磷酸化和循环式光合磷酸化两种类型。
光系统Ⅱ所产生的电子，即水光解释放出的电子，经过一系列的传递，在细胞色素链上引起了A TP的形成。
同时把电子传递到PSⅠ上去，进一步提高能位，使H＋还原NADP＋成为NADPH＋H＋。
在这个过程中，电子传递不回到原来的起点，是一个开放的通路，故称非循环式光合磷酸化。
其反应式为：2ADP＋2Pi＋2NADP＋＋2H2O2A TP＋2NADPH＋2H＋＋O2 光系统Ⅰ产生的电子经过铁氧还蛋白和细胞色素b563等后，只引起ATP的形成，而不放氧，不伴随其他反应。
在这个过程中，电子经过一系列传递后降低了位能，最后经过质体蓝素重新回到原来的起点，也就是电子的传递是一个闭合的回路，故称为循环式光合磷酸化。
其反应式为：ADP＋PiATP经过光反应后，由光能转变来的电能暂时贮存在ATP和NADPH中。
叶绿体用ATP和NADPH＋H＋，便可在暗反应中同化二氧化碳，形成碳水化合物。
因此有人把ATP和NADPH ＋H＋称为还原力或同化力。
还原1分子CO2，需要2个NADPH＋H＋和3个ATP，这3个ATP中有2个产生于非循环式光合磷酸化，还有1个产生于环式光合磷酸化。
3．碳的同化从能量转换角度来看，碳同化是将ATP和NADPH＋H＋中的活跃的化学能，转换为贮存在碳水化合物中的稳定化学能。
光合作用中，由CO2到己糖的总反应式可表示如下：6CO2＋18ATP＋12NADPH＋12H＋＋12H2O→6–磷酸果糖（已糖）＋18ADP＋12NADP ＋＋17HPO43高等植物光合同化CO2的生化途径有卡尔文循环、C4途径和景天科酸代谢三种。
其中以卡尔文循环最基本、最普遍，同时也只有这种途径具备合成淀粉等产物的能力。
其他两种不够普遍，而且只能起固定、转运CO2的作用，单独不能形成淀粉等产物，所固定的CO2在植物体内再次释放出来，参与卡尔文循环。
（1）卡尔文循环：卡尔文循环是所有植物光合作用碳同化的基本途径，它能形成碳水化合物并输送到细胞质中。
在这个循环中，由于大多数植物还原CO2的第一个产物是三碳化合物（如磷酸甘油酸），故又称为C3途径。
卡尔文循环大致可分为核化、还原和再生三个阶段。
①羧化阶段：1，5–二磷酸核酮糖十CO2→3–磷酸甘油酸②还原阶段：3–磷酸甘油酸→3–磷酸甘油醛③再生阶段：3–磷酸甘油醛→6–磷酸果糖→5–磷酸核酮糖→1，5–二磷酸核酮糖（简称RuBP）在此循环途径中，首先是RuBP在核酮糖二磷酸羧化酶催化下与CO2结合，生成3–磷酸甘油酸；3–磷酸甘油酸经磷酸化和脱氢两步反应，生成3–磷酸甘油醛；3–磷酸甘油醛分别经两条途径又重新回到RuBP，继续进行CO2的固定、还原等一系列反应，使循环反复进行。
卡尔文循环的产物不是葡萄糖，而是三碳的丙糖，即3–磷酸甘油醛（简写为PGALd），再由2个PGALd化合而成葡萄糖。
这一循环的总账是：循环3次，固定3个CO2分子，生成6个PGALd，其中1个PGALd用来合成葡萄糖或其他糖类，这1个PGALd才是本循环的净收入，其余5个PGALd则用来产生3个分子的RuBP以保证再循环。
所以每产生1分子葡萄糖需要2个分子的PGALd，即需要完成6次循环。
从能量的变化来计算：生产一个可用于细胞代谢和合成的PGALd，需要9个ATP分子和6个NADPH分子参与。
即：3RuBP＋3CO2 PGALd＋3RuBPPGALd在叶绿体中不能积累，需通过一系列转化形成淀粉，作为光合作用的产物，暂时贮存于叶绿体中，或输出叶绿体，在细胞质中转变为蔗糖。
一般以淀粉和蔗糖作为光合作用的产物。
（2）C4途径：有些起源于热带的植物，如甘蔗、玉米、高梁等，除了和其他植物一样具有C3途径外，还有一条固定CO2的途径和C3途径联系在一起。
这个途径的CO2受体是磷酸烯酸式丙酮酸，在叶肉细胞质中，在磷酸烯酸式丙酮酸（简写为PEP）羧化酶的催化下，固定CO2而生成草酰乙酸。
由于还原CO2的第一个产物草酰乙酸是四碳化合物，所以这个途径叫C4途径。
具有C4途径的这类植物叫C4植物。
C4植物叶片的结构很独特，含有2种不同类型的光合细胞，各具不同的叶绿体。
围绕着维管束鞘细胞周围的排列整齐致密的叶肉细胞中的叶绿体，具有发达的基粒构造，而维管束鞘细胞的叶绿体中却只有很少的基粒，而有很多大的卵形淀粉粒。
在C3植物中，CO2是在叶肉细胞中通过卡尔文循环而被固定还原的。
在C4植物的叶肉细胞中，CO2的接受体不是C3途径的RuBP，而是PEP。
催化这一反应的酶是PEP羧化酶。
CO2被固定后，不是生成三碳的磷酸甘油酸（简写成PGA），而是生成四碳的双羧酸，即草酸乙酸，草酸乙酸再被NADPH还原而成苹果酸。
苹果酸离开叶肉细胞，进入维管束鞘细胞中，脱羧放出CO2，而成为丙酮酸。
丙酮酸再回到叶肉细胞中，被转变为PEP，继续固定CO2。
而苹果酸脱羧产生的CO2，在维管束鞘细胞中仍为RuBP所固定，而进入卡尔文循环。
C4植物既有C4途径又有C3途径，这2个途径的关系如下图所示。
C4植物中的C4途径与C3途径的关系在C4植物中，CO2在叶肉细胞中先按照C4途径被固定，然后在维管束鞘细胞中仍旧是通过卡尔文循环而被还原。
由于在C4植物的C4途径中，PEP羧化酶对CO2的亲和力极强，甚至当CO2浓度降低时，也能固定CO2。
所以C4途径是在CO2浓度低时获取CO2的一种途径。
生活在高强光和热带地区的多种植物，气孔经常是关闭的，这样可防止水分的过度散失，但同时也导致体内CO2浓度的降低。
C4途径的存在，使CO2不致成为光合作用的限制因子，从而提高了光合效率。
这通常是C4植物的生产效率明显高于C3植物的重要原因之一。
C3植物生产效率较低的另一个原因是它们具有较强过程的光呼吸。