Pada suatu proses fotosintesis utamanya pada tanaman C3 dijumpai suatu metabolisme, disamping membutuhkan cahaya, juga mengkonsumsi oksigen dan menghasilkan CO2 yang dikenal dengan fotorespirasi. Fotorespirasi ini berhubungan dengan sifat dari rubisco yang juga tergantung kondisi lingkungan lokal, sebagai rubisco atau bertindak sebagai karboksilase akan mengikat CO2 pada ribulosa bifosfat untuk membentuk dua molekul 3 fosfogliserat bila bertindak sebagai oksigenase yang akan mengoksidasi ribulosa bifosfat dengan menghasilkan 3 fosfogliserat dan fosfoglikolat.
     Oksigen dan CO2 berkompetisi pada sisi aktif yang sama dari molekul enzim tersebut, oleh karena itu berlangsungnya fotosintesis atau fotorespirasi, dalam hal ini ditentukan oleh afinitas CO2 atau O2 terhadap enzim yang bersangkutan.
     Salah satu produk oksigenasi terhadap ribulosa bifosfat adalah fosfoglikolat yang merupakan substrat untuk fotorespirasi yang melibatkan organ sel : kloroplas, peroksisom dan mitrokondria. Dua molekul fosfoglikolat dikonversi kedalam satu molekul 3 fosfogliserat melalui serangkaian reaksi.
     Oksidasi glikolat menjadi glioksilat berlangsung diperoksisom, glioksilat kemudian ditransaminasi membentuk asam amino glisin. Dua molekul glisin mengalami dikarboksilasi oksidatif dalam mitokondria menghasilkan serin, NADH, CO2 dan ammonia. Proses dekarboksilasi ini merupakan reaksi sentral pada fotorespirasi. Selama fotorespirasi, daur ulang nitrogen berlangsung dengan intensif dan intensitas proses ini lebih tinggi dari pada asimilasi nitrogen anorganik.
     Berbeda dengan reaksi karboksilasi, aktivitas oksigenase rubisco dan proses fotorespirasi merupakan proses pemborosan, menyebabkan penurunan akumulasi asimilasi CO2 dan oleh karenanya menurunkan efisiensi fotosintesis dan produksi biomassa.
 

     Fotorespirasi sangat rendah/sama sekali tidak berfungsi pada tanaman C4 dan CAM. Tanaman menyusun mekanisme yang menjamin keberadaan CO2 konsentrasi tinggi pada sisi aktif rubisco, sehingga tidak berlangsung oksigenasi terhadap ribulosa 1,5 bifosfat. Pada akhirnya pembebasan CO2 difiksasi kembali disel mesofil dan pada gilirannya diteruskan ke kloroplas BSC, sehingga tidak ada pembebasan CO2 dalam keadaan ada cahaya. Struktur anatomi daun tanaman C4 yang karakteristik (tipe Kranz) juga mencegah oksigen atmosfer berdifusi ke dalam kloroplas BSC dimana rubisco ditempatkan. Berkas pembuluh yang dikelilingi oleh sel parenkhim yang rapat sebagai BSC, tidak dijumpai adanya ruang antar sel sebagaimana pada sel mesofil tanaman C3.
     Fotorespirasi pada tanaman C3 merupakan hal yang serius. Pada kondisi panas sepanjang hari dengan udara/angin yang terbatas, konsentrasi CO2 akan menurun beberapa kali lipat menyebabkan proporsi CO2/O2 berubah kearah O2 yang lebih besar, yang selanjutnya intensitas fotorespirasi akan menurunkan proses biomassa. Pada kondisi CO2 yang kurang, radiasi yang kuat dan temperatur sekitar 25% C, kehilangan karbon oleh fotorespirasi pada tanaman C3 sering melebihi 50% dari CO2 yang diasimilasi.
     Tanaman C3 dibawah kondisi atmosfer yang normal sekitar 70% ribulosa 1,5 bifosfat dimetabolismekan lewat aktivitas karboksilasi dan 30% oleh oksigenase. Pada tanaman C3 ini fotorespirasi meningkat proporsional melebihi asimilasi CO2 dengan naiknya temperatur, disebabkan proporsi ribulosa 1,5 bifosfat yang dimetabolismekan via aksigenase juga meningkat. Hal ini disebabkan kelarutan CO2 menurun proporsional melebihi daripada O2 dengan naiknya temperatur tersebut.