C3植物和C4植物的葉片在結構上存在明顯差異。C3植物的維管束鞘細胞不含葉綠體，而葉綠體則分布在葉肉細胞中。相比之下，C4植物的維管束鞘細胞內含有葉綠體，但這些葉綠體缺乏基粒，而葉肉細胞則含有正常的葉綠體。這兩種植物在固定CO2的途徑上也有所不同。C4植物僅在維管束鞘細胞中積累淀粉，而C3植物則僅在葉肉細胞中積累。在光合作用過程中，C3植物和C4植物的反應底物也存在差異。C3植物的反應底物是1,5-二磷酸核酮糖（即C5），它與CO2反應生成兩個分子的3-磷酸甘油酸（即C3）。而C4植物在光合作用磷酸化反應中使用的底物是一種三碳化合物——磷酸烯醇式丙酮酸，最終形成四碳化合物草酰乙酸（即C4）。這種差異導致了C3和C4植物在固定CO2和光合作用效率上的區別。因此，通過觀察葉片結構和光合作用過程中的反應底物，可以區分C3植物和C4植物。C3植物的葉片結構表明其葉綠體主要分布在葉肉細胞中，而C4植物的維管束鞘細胞則含有葉綠體，但缺乏基粒。C3植物的光合作用反應底物是C5，而C4植物則是磷酸烯醇式丙酮酸。這些特征有助于在實際應用中識別這兩種植物類型，特別是在農業和生態研究領域。值得注意的是，C4植物在光合作用效率上通常高于C3植物，尤其是在高溫和強光照條件下。這使得C4植物在干旱和半干旱環境中具有更高的生存優勢。因此，C4植物的這一特性在農業生產中具有重要意義，有助于提高作物產量和適應惡劣環境條件。