O metabolismo do açúcar (um simples carboidrato) é um exemplo clássico dos muitos processos celulares que utilizam e produzem energia. Os seres vivos consomem açúcar como uma grande fonte de energia, porque as moléculas de açúcar têm uma grande quantidade de energia armazenada dentro das suas ligações. A decomposição da glicose, um açúcar simples, é descrita pela equação:
Os hidratos de carbono que são consumidos têm a sua origem em organismos fotossintéticos como as plantas (Figura). Durante a fotossíntese, as plantas utilizam a energia da luz solar para converter gás carbônico (CO2) em moléculas de açúcar, como a glicose (C6H12O6). Como este processo envolve a sintetização de uma molécula maior, armazenadora de energia, é necessário um input de energia para prosseguir. A síntese de glicose é descrita por esta equação (note que é o inverso da equação anterior):
Durante as reacções químicas da fotossíntese, a energia é fornecida sob a forma de uma molécula de muito alta energia chamada ATP, ou adenosina trifosfato, que é a moeda de energia primária de todas as células. Assim como o dólar é usado como moeda para comprar bens, as células usam moléculas de ATP como moeda energética para realizar um trabalho imediato. O açúcar (glicose) é armazenado como amido ou glicogênio. Polímeros de armazenamento de energia como estes são decompostos em glucose para fornecer moléculas de ATP.
Energia solar é necessária para sintetizar uma molécula de glucose durante as reacções da fotossíntese. Na fotossíntese, a energia luminosa do sol é inicialmente transformada em energia química que é temporariamente armazenada nas moléculas portadoras de energia ATP e NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato). A energia armazenada em ATP e NADPH é posteriormente utilizada na fotossíntese para construir uma molécula de glucose a partir de seis moléculas de CO2. Este processo é análogo ao café da manhã para adquirir energia para o seu corpo que pode ser usada mais tarde no dia. Em condições ideais, a energia de 18 moléculas de ATP é necessária para sintetizar uma molécula de glicose durante as reacções da fotossíntese. As moléculas de glicose também podem ser combinadas com e convertidas em outros tipos de açúcares. Quando os açúcares são consumidos, as moléculas de glicose acabam por entrar em cada célula viva do organismo. Dentro da célula, cada molécula de açúcar é decomposta através de uma série complexa de reacções químicas. O objetivo dessas reações é colher a energia armazenada dentro das moléculas de açúcar. A energia colhida é usada para fazer moléculas de ATP de alta energia, que podem ser usadas para realizar trabalhos, alimentando muitas reações químicas na célula. A quantidade de energia necessária para fazer uma molécula de glicose de seis moléculas de dióxido de carbono é de 18 moléculas de ATP e 12 moléculas de NADPH (cada uma delas é energeticamente equivalente a três moléculas de ATP), ou um total de 54 moléculas equivalentes necessárias para a síntese de uma molécula de glicose. Este processo é uma forma fundamental e eficiente para as células gerarem a energia molecular que necessitam.
