Katabolisme

Makhluk hidup dapat bertahan hidup karena adanya energi yang mereka peroleh dari lingkungannya. Tumbuhan dan makhluk hidup lainnya yang mampu mengadakan fotosintesis memperoleh energi dari cahaya matahari. Makhluk hidup yang tidak dapat mengadakan fotosintesis seperti hewan kebanyakan dapat memperoleh energi melalui rantai makanan. 

Di dalam tubuh energi diubah dalam bentuk energi ikatan kimia yaitu ATP. Senyawa ATP sangat reaktif karena ikatan di antara tiga kelompok fosfat relatif tidak stabil. Ikatan-ikatan tersebut menunjukkan energi ikatan fosfat yang tinggi. Hidrolisis setiap mol ATP melepaskan 7.3 kcal. Produk hidrolisis ATP (adenosin difosfat) atau ADP dan fosfat anorganik yang disimbolkan dengan huruf P.

Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut  ATP + H2O --->  ADP +P1 + ENERGI.
Dalam beberapa kasus kedua ikatan fosfat berenergi tinggi dapat terurai melepaskan Unsur P untuk yang kedua kali dan menghasilkan adenosin monofosfat atau AMP.

Katabolisme karbohidrat

Proses katabolisme yang berlangsung di dalam sel dikenal dengan istilah respirasi sel atau pernapasan sel. Ada dua macam respirasi sel yaitu respirasi aerob dan respirasi aerob.
Respirasi anaerob merupakan proses degradasi molekul organik untuk menghasilkan ATP tanpa bantuan oksigen. Makhluk hidup prokariotik dan protista dapat bertahan hidup tanpa O2 dengan melakukan reaksi aerob yaitu fermentasi atau transpor Elektron an aerobic. Sebagian sel manusia menggunakan jalur anaerobik pada saat sel-sel tersebut tidak memperoleh suplai O2 yang cukup.
Kebalikan dari respirasi anaerob yaitu jalur pembentukan ATP pada respirasi aerob yang bergantung pada adanya  O2.

Pemecahan glukosa dalam sel berlangsung melalui beberapa tahap. Respirasi aerob dimulai dengan tahap glikolisis yang mengubah molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat yaitu senyawa organik yang memiliki 3 atom karbon atau C3. Setelah glikolisis berakhir jalur pembebasan energi menjadi berbeda. Jalur aerobik diteruskan ke mitokondria dan O2 berperan sebagai penerima atau akseptor elektron terakhir selama reaksi berlangsung. Jalur aerob dimulai dan diakhiri di sitoplasma sedangkan penerima elektron terakhirnya adalah bahan selain O2. Setiap tahapan reaksi dalam respirasi sel dikatalisis oleh enzim. Bentuk atau senyawa antara atau senyawa intermediet pada satu tahap berfungsi sebagai substrat enzim lanjutan di jalur tersebut.Enzim yang berperan dalam respirasi sel.

Respirasi aerob.

Glukosa merupakan bahan bakar utama respirasi. Respirasi aerob menghasilkan banyak molekul ATP dari setiap molekul glukosa yaitu 36 ATP atau maksimal 38 ATP berbeda jika jalur anaerobik yang hanya menghasilkan 2 ATP.

Dalam reaksi kimia terjadi transfer satu atau lebih elektron dari satu reaktan ke reaktan lain dan disebut reaksi reduksi oksidasi atau reaksi redoks. Pada reaksi redoks hilangnya elektron dari suatu zat disebut oksidasi dan penambahan elektron ke sheet lain disebut reduksi.

Dalam hipotesis reaksi zat X merupakan donor elektron dan disebut agen reduksi karena mereduksi J. zat J adalah akseptor elektron dan disebut agen oksidasi karena mengoksidasi X. Respirasi sel termasuk suatu proses redoks, dimana dalam proses tersebut elektron-elektron yang bergabung dengan karbon dan hidrogen diubah menjadi atom-atom oksigen elektronegatif . Gula di oksidasi, oksigen direduksi dan electron-elektron kehilangan energi potensialnya. Selanjutnya energi tersebut digunakan oleh sel untuk mengendalikan sintesis ATP.

Pada umumnya molekul-molekul organik yang kaya hidrogen merupakan bahan bakar utama karena hidrogen mengandung efek elektron berenergi tinggi. Transfer atom-atom hidrogen dari bahan bakar organik ke oksigen melepaskan electron-elektron ke tingkat energi paling rendah. Jadi respirasi sel aerobik adalah suatu proses redoks yang mentransfer hidrogen dari gula ke oksigen disertai dengan pembebasan energi kimia. 

Pemecahan glukosa secara aerob berlangsung melalui tiga tahap yaitu : glikolisis, siklus Krebs dan fosforilasi transpor electron. 

Asam piruvat yang dihasilkan dari proses glikolisis dipecah oleh enzim melalui siklus Krebs selanjutnya terjadi pelepasan elektron dan hydrogen. Enzim yang berperan dalam glikolisis dan daur Krebs adalah nikotinamida adenin dinukleotida atau NAD dan flavin adenin dinukleotida atau FAD. Enzim tersebut membantu reaksi dengan cara menerima elektron dan hidrogen yang berasal dari senyawa-senyawa intermediet. 

Pada saat kedua koenzim tersebut menerima elektron dan hidrogen mereka berubah menjadi NAD dan FADH2 yang dikatalisis oleh enzim dehidrogenase. Proses glikolisis ataupun siklus Krebs hanya menghasilkan sedikit ATP. Hasil panen ATP yang berlimpah diperoleh setelah koenzim menyerahkan elektron dan hidrogen ke rantai transpor electron. Rantai tersebut merupakan perangkat fosforilasi transpor elektron yang mengatur konsentrasi Proton Plus dan gradien listrik untuk pembentukan ATP di dekat protein membrane. Oksigen di dalam mitokondria menerima elektron dari komponen akhir setiap sistem transpor oksigen dalam respirasi berperan sebagai akseptor atom hidrogen terakhir.