Metabolismus cukru (jednoduchého sacharidu) je klasickým příkladem mnoha buněčných procesů, které využívají a produkují energii. Živé organismy spotřebovávají cukr jako hlavní zdroj energie, protože molekuly cukru mají ve svých vazbách uloženo velké množství energie. Rozklad glukózy, jednoduchého cukru, popisuje rovnice:
Sacharidy, které jsou konzumovány, mají svůj původ ve fotosyntetizujících organismech, jako jsou rostliny (obrázek). Při fotosyntéze rostliny využívají energii slunečního světla k přeměně plynného oxidu uhličitého (CO2) na molekuly cukru, jako je glukóza (C6H12O6). Protože tento proces zahrnuje syntézu větší molekuly, která uchovává energii, vyžaduje ke svému průběhu přísun energie. Syntézu glukózy popisuje tato rovnice (všimněte si, že je to obrácená rovnice k předchozí):
Při chemických reakcích fotosyntézy je energie dodávána ve formě velmi energetické molekuly zvané ATP neboli adenosintrifosfát, která je základní energetickou měnou všech buněk. Stejně jako se dolar používá jako měna k nákupu zboží, používají buňky molekuly ATP jako energetickou měnu k vykonávání okamžité práce. Cukr (glukóza) je uložen ve formě škrobu nebo glykogenu. Takové polymery uchovávající energii se rozkládají na glukózu, která dodává molekuly ATP.
K syntéze molekuly glukózy během reakcí fotosyntézy je zapotřebí sluneční energie. Při fotosyntéze se světelná energie ze slunce zpočátku přeměňuje na chemickou energii, která je časově uložena v molekulách nosičů energie ATP a NADPH (nikotinamidadenindinukleotidfosfát). Energie uložená v ATP a NADPH je později využita při fotosyntéze k vytvoření jedné molekuly glukózy ze šesti molekul CO2. Tento proces je analogický tomu, jako když ráno snídáte, abyste získali pro své tělo energii, kterou můžete využít později během dne. Za ideálních podmínek je k syntéze jedné molekuly glukózy během reakcí fotosyntézy zapotřebí energie z 18 molekul ATP. Molekuly glukózy lze také kombinovat s jinými typy cukrů a přeměňovat je na ně. Při spotřebě cukrů se molekuly glukózy nakonec dostanou do každé živé buňky organismu. Uvnitř buňky se každá molekula cukru rozkládá složitou řadou chemických reakcí. Cílem těchto reakcí je získat energii uloženou v molekulách cukru. Získaná energie se využívá k tvorbě vysoce energetických molekul ATP, které mohou být použity k výkonu práce a pohánějí mnoho chemických reakcí v buňce. Množství energie potřebné k výrobě jedné molekuly glukózy ze šesti molekul oxidu uhličitého je 18 molekul ATP a 12 molekul NADPH (každá z nich je energeticky ekvivalentní třem molekulám ATP), neboli celkem 54 molekulových ekvivalentů potřebných k syntéze jedné molekuly glukózy. Tento proces je pro buňky základním a účinným způsobem výroby potřebné molekulární energie.
