Metabolismen av socker (en enkel kolhydrat) är ett klassiskt exempel på de många cellulära processer som använder och producerar energi. Levande organismer konsumerar socker som en viktig energikälla, eftersom sockermolekylerna har mycket energi lagrad i sina bindningar. Nedbrytningen av glukos, ett enkelt socker, beskrivs av ekvationen:
Kolhydrater som konsumeras har sitt ursprung i fotosyntetiserande organismer som växter (figur). Under fotosyntesen använder växter energin från solljuset för att omvandla koldioxidgas (CO2) till sockermolekyler, som glukos (C6H12O6). Eftersom denna process innebär att en större, energilagrande molekyl syntetiseras krävs det en tillförsel av energi för att den ska kunna fortsätta. Syntesen av glukos beskrivs av denna ekvation (lägg märke till att den är den omvända av den föregående ekvationen):
Under fotosyntesens kemiska reaktioner tillförs energi i form av en mycket energirik molekyl som kallas ATP, eller adenosintrifosfat, som är den primära energivalutan i alla celler. Precis som dollarn används som valuta för att köpa varor använder cellerna molekyler av ATP som energivaluta för att utföra omedelbart arbete. Sockret (glukos) lagras som stärkelse eller glykogen. Energilagrande polymerer som dessa bryts ner till glukos för att leverera ATP-molekyler.
Solenergi krävs för att syntetisera en glukosmolekyl under fotosyntesreaktionerna. Vid fotosyntesen omvandlas ljusenergi från solen inledningsvis till kemisk energi som tidsmässigt lagras i energibärarmolekylerna ATP och NADPH (nikotinamidadenin-dinukleotidfosfat). Den lagrade energin i ATP och NADPH används sedan senare i fotosyntesen för att bygga en molekyl glukos av sex molekyler koldioxid. Denna process är analog med att äta frukost på morgonen för att skaffa energi till kroppen som kan användas senare under dagen. Under idealiska förhållanden krävs energi från 18 ATP-molekyler för att syntetisera en molekyl glukos under fotosyntesreaktionerna. Glukosmolekyler kan också kombineras med och omvandlas till andra typer av sockerarter. När sockerarter konsumeras tar sig glukosmolekyler så småningom in i varje levande cell i organismen. I cellen bryts varje sockermolekyl ner genom en komplex serie kemiska reaktioner. Målet med dessa reaktioner är att skörda den energi som finns lagrad i sockermolekylerna. Den utvunna energin används för att tillverka ATP-molekyler med hög energi som kan användas för att utföra arbete och driva många kemiska reaktioner i cellen. Den energimängd som behövs för att göra en molekyl glukos av sex molekyler koldioxid är 18 molekyler ATP och 12 molekyler NADPH (var och en av dessa är energimässigt likvärdig med tre molekyler ATP), eller sammanlagt 54 molekylekvivalenter som krävs för att syntetisera en molekyl glukos. Denna process är ett grundläggande och effektivt sätt för cellerna att generera den molekylära energi som de behöver.
