A cukor (egyszerű szénhidrát) anyagcseréje klasszikus példája annak a sokféle sejtfolyamatnak, amely energiát használ és termel. Az élőlények a cukrot fő energiaforrásként fogyasztják, mivel a cukormolekulák kötéseikben nagy mennyiségű energia van elraktározva. Az egyszerű cukor, a glükóz lebontását az egyenlet írja le:
Az elfogyasztott szénhidrátok a fotoszintetizáló szervezetekből, például a növényekből származnak (ábra). A fotoszintézis során a növények a napfény energiáját felhasználva a szén-dioxid gázt (CO2) cukormolekulákká, például glükózzá (C6H12O6) alakítják. Mivel ez a folyamat egy nagyobb, energiatároló molekula szintézisét jelenti, a folyamathoz energiabevitelre van szükség. A glükóz szintézisét ez az egyenlet írja le (vegyük észre, hogy ez az előző egyenlet fordítottja):
A fotoszintézis kémiai reakciói során az energia egy nagyon nagy energiájú molekula, az ATP, azaz az adenozin-trifoszfát formájában áll rendelkezésre, amely minden sejt elsődleges energiahordozója. Ahogyan a dollárt valutaként használják az áruk megvásárlására, a sejtek az ATP molekulákat használják energia valutaként az azonnali munka elvégzésére. A cukrot (glükózt) keményítő vagy glikogén formájában tárolják. Az ilyen energiatároló polimereket glükózzá bontják, hogy ATP-molekulákat szolgáltassanak.
A fotoszintézis reakciói során egy glükózmolekula szintéziséhez napenergia szükséges. A fotoszintézis során a napfény energiája kezdetben kémiai energiává alakul át, amelyet időlegesen az ATP és a NADPH (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát) energiahordozó molekulák tárolnak. Az ATP-ben és a NADPH-ban tárolt energiát később a fotoszintézis során hat molekula CO2-ból egy molekula glükóz előállítására használják fel. Ez a folyamat analóg a reggeli reggeli elfogyasztásával, hogy energiát szerezzen a szervezet számára, amelyet később a nap folyamán felhasználhat. Ideális körülmények között a fotoszintézis reakciói során egy molekula glükóz szintéziséhez 18 molekula ATP energiájára van szükség. A glükózmolekulák más típusú cukrokkal is kombinálhatók és átalakíthatók. A cukrok fogyasztásakor a glükózmolekulák végül a szervezet minden élő sejtjébe eljutnak. A sejt belsejében minden egyes cukormolekula kémiai reakciók bonyolult sorozatán keresztül bomlik le. E reakciók célja a cukormolekulákban tárolt energia kinyerése. A begyűjtött energiát nagy energiájú ATP-molekulák előállítására használják fel, amelyek munkát végeznek, és számos kémiai reakciót hajtanak végre a sejtben. Egy molekula glükóz hat molekula szén-dioxidból történő előállításához szükséges energia mennyisége 18 molekula ATP és 12 molekula NADPH (amelyek mindegyike energetikailag három molekula ATP-vel egyenértékű), vagyis összesen 54 molekulaegyenérték szükséges egy molekula glükóz szintéziséhez. Ez a folyamat alapvető és hatékony módja annak, hogy a sejtek előállítsák a szükséges molekuláris energiát.
