Hiilidioksidia ilmakehästä sitovaa entsyymiä kutsutaan Rubiscoksi ja sen arvellaan olevan maapallon yleisin entsyymi. Se sitoo hiilidioksidin orgaaniseksi yhdisteeksi yhtenä vaiheena monimutkaisessa reaktiosarjassa, jota kutsutaan löytäjänsä mukaan myös Calvinin kierroksi.

Jotkin kasvit ovat sopeutuneet kuumiin ja kuiviin olosuhteisiin. Hiilen yhteyttämisreaktioissa (Calvinin kierto) kasvit kiinnittävät hiilidioksidia Rubisco-entsyymin avulla. Ensimmäisenä välituotteena on kolme hiiltä sisältävä molekyyli. Tällaisia kasveja, joissa hiilidioksidi sidotaan kolmihiiliseen yhdisteeseen, kutsutaan C3-kasveiksi.

Kasveilla esiintyy myös valohengitystä eli fotorespiraatiota, jossa hiilidioksidia sitova Rubisco-entsyymi käyttää erehdyksessä happea hiilidioksidin sijasta hiilen sitomisreaktioissa. Valohengitystä pidetään haitallisena kasville. Korkeassa hiilidioksidipitoisuudessa valohengitys on matalampaa.

Rubisco-entsyymin taipumus käyttää happea hiilidioksidin sijaan on kuitenkin haitallinen etenkin kuumissa olosuhteissa. Niin kutsutuilla C4-kasveilla hiilen sitomista hoitaa myös toinen entsyymi, joka sitoo hiilidioksidia nelihiiliseen yhdisteeseen. Tästä nelihiilisestä yhdisteestä hiilidioksidi vapautetaan Rubiscon käyttöön. Näin Rubisco ei ole yhtä altis valohengitykselle.

Hiilen sitominen nelihiilisiin yhdisteisiin kuluttaa enemmän energiaa. C4-kasvit ovat sopeutuneet kuumiin olosuhteisiin, jossa ne pystyvät sitomaan hiilidioksidia paremmin kuin C3-kasvit. Lisäksi niiden valohengitys on pienempää. C4-kasveja ovat esimerkiksi sokeriruoko ja maissi.

Aavikolla elävät kasvit ovat sopeutuneet kuumiin ja kuiviin olosuhteisiin. Kuivissa ympäristöissä elävät CAM-kasvit pystyvät yhteyttämään päivällä, vaikka niiden ilmaraot ovat suljettuna ja hiilidioksidia ei pääse virtaamaan ulkoilmasta lehden sisään. CAM-kasvit sitovat hiilidioksidia yön aikana nelihiilisiin orgaanisiin happoihin, josta ne vapauttavat sitä Rubiscon käyttöön päivällä. CAM-kasveja ovat esimerkiksi ananas ja maksaruohot.

CAM-kasvien mekanismi on siis pääasiassa samanlainen kuin C4-kasvien: molemmat sitovat hiilidioksidia nelihiilisiin yhdisteisiin, josta se vapautetaan Rubiscon käyttöön. C4- ja CAM-kasvit eroavat ajan ja paikan suhteen. CAM-kasveissa hiilen sitominen tapahtuu yöllä, kun lämpötila on viileämpi. C4-kasveilla hiilen sitominen tapahtuu päivällä, mutta hiiltä sidotaan lehden ulkopintaa lähellä olevissa soluissa, kun taas Calvinin kierto tapahtuu lehden johtojännettä lähellä olevissa soluissa. Näin C4-kasvit minimoivat valohengityksen ja korkean lämpötilan haitallisen vaikutuksen.