С4 и САМ - метаболизмы — это способы приспособления к понижению активности фотодыхания и, в частности, к высоким температурам воздуха — обитанию в сухих и засушливых условиях. В холодном климате они неэффективны. С4 и САМ — фотосинтезы похожи друг на друга, САМ отличается от С4 лишь тем, что в нём происходит временное разделение этапов поглощения углекислого газа и его использование в ходе цикла Кальвина (темновая стадия).
С4 растения осуществляют путь Хэтча-Слэка: углекислый газ в виде гидрокарбоната поглощается ФЕП-карбоксилазой в клетках мезофилла и прикрепляется к фосфоенолпирувату (ФЕП), образуется, соответственно, оксалоацетат. Оксалоацетат затем восстанавливается до малата, который транспортируется в клетки обкладки проводящего пучка листа. Там он декарбоксилируется, отправив СО2 в цикл Кальвина, образуется пируват, который затем вновь транспортируется в клетки мезофилла листа, превращаясь в фосфоенолпируват с затратой 1 АТФ. Яблочный фермент, превращающий малат в пируват - уникален для растений.
В клетках мезофилла С4-растений не идёт цикл Кальвина, активно идёт фотосинтез (много гран), нет крахмала. В клетках обкладки - идёт цикл Кальвина, нет гран, фотосистема 2 отсутствует (чтобы не образовывался кислород).
У САМ-растений отсутствуют клетки обкладки. СО2 поглощается ночью с помощью также ФЕП-карбоксилазы. Образуется оксалоацетат, а затем происходит восстановление до малата, который загружается в вакуоли мезофилла, чтобы не изменить кислотность (рН) среды. Днём, когда есть солнце, малат высвобождается из вакуоли и идёт в хлоропласт, затем он декарбоксилируется, отдав СО2, который также поступает в цикл Кальвина. Днём устьица закрыты.