Metabolismul zahărului (un carbohidrat simplu) este un exemplu clasic al numeroaselor procese celulare care utilizează și produc energie. Ființele vii consumă zahăr ca sursă majoră de energie, deoarece moleculele de zahăr au o mare cantitate de energie stocată în legăturile lor. Descompunerea glucozei, un zahăr simplu, este descrisă de ecuația:
Carbohidrații care sunt consumați își au originea în organisme fotosintetizante precum plantele (Figura). În timpul fotosintezei, plantele folosesc energia luminii solare pentru a transforma dioxidul de carbon gazos (CO2) în molecule de zahăr, cum ar fi glucoza (C6H12O6). Deoarece acest proces implică sintetizarea unei molecule mai mari, care stochează energie, este nevoie de un aport de energie pentru a continua. Sinteza glucozei este descrisă de această ecuație (observați că este inversa ecuației anterioare):
În timpul reacțiilor chimice ale fotosintezei, energia este furnizată sub forma unei molecule de foarte mare energie numită ATP, sau adenozin trifosfat, care este moneda energetică primară a tuturor celulelor. La fel cum dolarul este folosit ca monedă pentru a cumpăra bunuri, celulele folosesc moleculele de ATP ca monedă energetică pentru a efectua muncă imediată. Zahărul (glucoza) este stocat sub formă de amidon sau glicogen. Polimerii care stochează energie, precum aceștia, sunt descompuse în glucoză pentru a furniza molecule de ATP.
Energia solară este necesară pentru a sintetiza o moleculă de glucoză în timpul reacțiilor de fotosinteză. În fotosinteză, energia luminoasă de la soare este inițial transformată în energie chimică care este stocată temporal în moleculele purtătoare de energie ATP și NADPH (nicotinamidă adenină dinucleotidă fosfat). Energia stocată în ATP și NADPH este utilizată ulterior în fotosinteză pentru a construi o moleculă de glucoză din șase molecule de CO2. Acest proces este analog cu consumul micului dejun de dimineață pentru a dobândi energie pentru organism care poate fi folosită mai târziu în cursul zilei. În condiții ideale, este nevoie de energie din 18 molecule de ATP pentru a sintetiza o moleculă de glucoză în timpul reacțiilor de fotosinteză. Moleculele de glucoză pot fi, de asemenea, combinate cu și transformate în alte tipuri de zaharuri. Atunci când zaharurile sunt consumate, moleculele de glucoză ajung în cele din urmă în fiecare celulă vie a organismului. În interiorul celulei, fiecare moleculă de zahăr este descompusă printr-o serie complexă de reacții chimice. Scopul acestor reacții este de a recolta energia stocată în moleculele de zahăr. Energia colectată este folosită pentru a produce molecule de ATP de mare energie, care pot fi folosite pentru a efectua muncă, alimentând multe reacții chimice din celulă. Cantitatea de energie necesară pentru a produce o moleculă de glucoză din șase molecule de dioxid de carbon este de 18 molecule de ATP și 12 molecule de NADPH (fiecare dintre acestea fiind echivalentă din punct de vedere energetic cu trei molecule de ATP), sau un total de 54 de molecule echivalente necesare pentru sinteza unei molecule de glucoză. Acest proces este o modalitate fundamentală și eficientă prin care celulele generează energia moleculară de care au nevoie.
.