Metabolismen af sukker (et simpelt kulhydrat) er et klassisk eksempel på de mange cellulære processer, der bruger og producerer energi. Levende væsener forbruger sukker som en vigtig energikilde, fordi sukkermolekyler har en stor mængde energi gemt i deres bindinger. Nedbrydningen af glukose, et simpelt sukker, beskrives ved ligningen:
Kulhydrater, der forbruges, har deres oprindelse i fotosyntetiserende organismer som f.eks. planter (figur). Under fotosyntesen bruger planter energien fra sollyset til at omdanne kuldioxidgas (CO2) til sukkermolekyler, som f.eks. glukose (C6H12O6). Da denne proces indebærer syntetisering af et større, energilagrende molekyle, kræver den et input af energi for at fortsætte. Syntesen af glukose beskrives ved denne ligning (bemærk, at den er den omvendte af den foregående ligning):
Under fotosyntesens kemiske reaktioner leveres energi i form af et meget højenergimolekyle kaldet ATP eller adenosintrifosfat, som er den primære energiværdi i alle celler. Ligesom dollaren bruges som valuta til at købe varer, bruger cellerne molekyler af ATP som energiværdi til at udføre umiddelbart arbejde. Sukkeret (glukose) lagres som stivelse eller glykogen. Energilagrende polymerer som disse nedbrydes til glukose for at levere ATP-molekyler.
Solenergi er nødvendig for at syntetisere et glukosemolekyle under fotosyntesereaktionerne. I fotosyntesen omdannes lysenergi fra solen i første omgang til kemisk energi, som lagres tidsmæssigt i energibærermolekylerne ATP og NADPH (nicotinamid-adenin-dinukleotidfosfat). Den lagrede energi i ATP og NADPH bruges senere i fotosyntesen til at opbygge et glukosemolekyle ud fra seks CO2-molekyler. Denne proces svarer til at spise morgenmad om morgenen for at skaffe energi til kroppen, som kan bruges senere på dagen. Under ideelle forhold kræves der energi fra 18 ATP-molekyler til at syntetisere ét glukosemolekyle under fotosyntesereaktionerne. Glukosemolekyler kan også kombineres med og omdannes til andre typer sukkerarter. Når sukkerstoffer forbruges, finder glukosemolekyler i sidste ende vej ind i hver enkelt levende celle i organismen. Inde i cellen nedbrydes hvert sukkermolekyle gennem en kompleks serie af kemiske reaktioner. Målet med disse reaktioner er at høste den energi, der er lagret i sukkermolekylerne. Den høstede energi bruges til at fremstille højenergimæssige ATP-molekyler, som kan bruges til at udføre arbejde og drive mange kemiske reaktioner i cellen. Den energimængde, der er nødvendig for at fremstille et glukosemolekyle ud fra seks molekyler kuldioxid, er 18 molekyler ATP og 12 molekyler NADPH (som hver især energimæssigt svarer til tre molekyler ATP), eller i alt 54 molekyleækvivalenter, der er nødvendige for at syntetisere et molekyle glukose. Denne proces er en grundlæggende og effektiv måde for cellerne at generere den molekylære energi, som de har brug for.
