La differenza chiave tra le piante C3 e C4 è che le piante C3 formano un composto a tre atomi di carbonio come primo prodotto stabile della reazione oscura mentre le piante C4 formano un composto a quattro atomi di carbonio come primo prodotto stabile della reazione oscura.
La fotosintesi è un processo guidato dalla luce che converte l'anidride carbonica e l'acqua in zuccheri ricchi di energia nelle piante, nelle alghe e nei cianobatteri. Durante la reazione leggera della fotosintesi, si verifica la fotolisi delle molecole d'acqua. Come risultato della fotolisi dell'acqua, l'ossigeno si libera come sottoprodotto. Dopo la reazione alla luce, inizia la reazione al buio e sintetizza i carboidrati fissando l'anidride carbonica. Tuttavia, l'ossigeno generato dalla reazione alla luce può legarsi con l'enzima principale della reazione oscura che è la RuBP ossigenasi-carbossilasi (Rubisco) ed effettuare la fotorespirazione. La fotorespirazione è un processo che spreca energia e riduce la sintesi dei carboidrati. Pertanto, al fine di prevenire la fotorespirazione, ci sono tre diversi modi in cui avviene la reazione oscura nelle piante per impedire l'incontro dell'ossigeno con il Rubisco. Quindi,a seconda del modo in cui avviene la reazione oscura, ci sono 3 tipi di piante; vale a dire, piante C3, piante C4 e piante CAM.
