Hayvanlarda ve bitkilerde hücresel solunum ve metabolizmanın amacı, nihayetinde, bir tür enerji kaynağının diğerine dönüştürülmesidir. Muhtemelen, orijinal enerji kaynağı, hücresel faaliyetleri desteklemek için hemen kullanılamayacak bir biçimde gelir. İnsanlar için dış enerji kaynaklarımız yediğimiz besinlerdir. Yiyecekleri sindirip sindirdiğimizde, hücrelerimizin metabolik süreçleri, yiyeceklerin içerdiği enerjiyi, hücrelerimizde işlev görebilecek bir enerji formuna dönüştürür. Bu sürekli dönüşümler, günlük faaliyetlerimizi gerçekleştirmemize izin veren şeydir.
Enerji, metabolizmanın nihai hedefi olduğundan, bu çeşitli dış ve iç enerji kaynaklarının gerçekte ne olduğunu anlamak yardımcı olacaktır. Daha önce de belirttiğimiz gibi gıda, insanlar için dış enerji kaynağıdır. Farklı gıdalar temel olarak şu üç makromolekülden birinden oluşur: karbonhidratlar (ekmekler ve makarnalar), lipitler (yağlar ve yağlar) veya proteinler (et ve fasulye). Besinlerin sindirimi sırasında, besin ilk önce içeride parçalandığında, bu büyük moleküller alt birimlere ayrılır. Tiplerine bağlı olarak, alt birimler farklı şekillerde metabolize edilebilir ve daha sonra iç enerji kaynağı olarak kullanılabilir.
Spesifik alt birimleri metabolize etmenin farklı yollarının hepsinin aynı amacı vardır, birincil hücresel enerji kaynağının üretimi: adenosin trifosfat.
Yukarıdaki şekilde görebileceğiniz gibi, ATP üç fosfat grubu içerir. Bu gruplar öncelikle ATP'nin bir enerji kaynağı olarak rolünden sorumludur. Metabolik reaksiyonlar sırasında, bu fosfat grupları ATP'den transfer edilerek ya adenosin di fosfat (ADP) ya da adenosin mono fosfat (AMP) elde edilebilir.
ATP -> ADP + P + enerji veya
ATP -> AMP + 2P + enerji
Bir veya daha fazla fosfat grubunun salınması enerji açısından elverişlidir: reaksiyon enerji üretir. ATP ayrıca enerjiyi serbest bırakmak için ADP veya AMP vermek üzere su ile reaksiyona girebilir. Hücre, ATP'nin parçalanmasından üretilen enerjiyi, gerekli olan her amaç için kullanabilir. Çoğu zaman, ATP'nin enerjik olarak uygun parçalanması, çoğu zaman, ek ATP sentezi yoluyla ilk reaksiyonu ilerletmek için tasarlanmış, enerjik olarak elverişsiz başka bir reaksiyonla birleştirilir.
ATP sentezi, ATP'nin enerji üretmek için parçalandığı sürecin neredeyse tam tersidir: fosfat grupları, ADP veya AMP ile temas ettirilir. Bu süreç o kadar elverişli olmasa da, gıdaların metabolize edilmesinden elde edilen enerji ile gerçekleşebilir. ATP'ye ek olarak, hücresel enerji üretiminde yer alan bir dizi başka reaktif molekül vardır. Bunlara koenzimler denir ve rolleri, hidrojenler gibi diğer kimyasal grupların transferine yardımcı olmaktır. Koenzimler, metabolik reaksiyonları yürütmek için metabolik enzimlerle birlikte çalışır. Bunlar arasında nikotinamid adenin dinükleotid (NADH) ve asetil koenzim A bulunur. Bu iki molekülün spesifik rollerini aşağıdaki bölümlerde daha fazla tartışacağız.
