結構生物化學/細胞能量轉換
細胞在其微小的包裹中管理著廣泛的功能 - 生長、移動、家務等等 - 而且大多數這些功能都需要能量。細胞營養物質以多種形式存在，包括糖類和脂肪。為了為細胞提供能量，這些分子必須穿過細胞膜，細胞膜充當屏障 - 但並非不可逾越的屏障。就像房子的外牆一樣，質膜是半透性的。就像門窗允許必需品進入房屋一樣，跨越細胞膜的各種蛋白質允許特定分子進入細胞，儘管它們可能需要一些能量輸入才能完成這項任務。
糖類、脂肪和蛋白質等複雜的有機食物分子是細胞的豐富能量來源，因為形成這些分子的能量大部分被真正儲存在將它們結合在一起的化學鍵中。科學家可以使用稱為彈式量熱計的裝置來測量儲存在食物中的能量量。使用這種技術，食物被放置在量熱計內並加熱直至燃燒。反應釋放的過量熱量與食物中所含的能量量成正比。
當然，實際上，細胞的工作方式與量熱計並不完全相同。細胞不是在一個大的反應中燃燒所有能量，而是透過一系列氧化反應釋放儲存在食物分子中的能量。氧化描述一種化學反應型別，其中電子從一個分子轉移到另一個分子，改變了供體和受體分子的組成和能量含量。食物分子充當電子供體。在食物分解中涉及的每個氧化反應中，反應產物的能量含量低於反應途徑中之前的供體分子。同時，電子受體分子捕獲從食物分子在每個氧化反應中損失的一些能量，並將其儲存起來供以後使用。最終，當來自複雜有機食物分子的碳原子在反應鏈的末端被完全氧化時，它們會以二氧化碳的形式作為廢物釋放。
細胞不會立即使用氧化反應產生的能量。相反，它們將其轉化為 ATP 和煙醯胺腺嘌呤二核苷酸 (NADH) 等能量豐富的分子，這些分子可以在整個細胞中使用來為代謝供能並構建新的細胞成分。此外，稱為酶的“工作馬”蛋白質利用這種化學能量來催化或加速細胞內的化學反應，否則這些反應將進行得非常緩慢。酶不會迫使反應進行，如果在沒有催化劑的情況下它不會進行，它們只是降低了反應開始所需的能量屏障。