Das Makromolekül Glukose wird von Pflanzen produziert und in den Mitochondrien verbrannt, um freie Energie zu erzeugen. Die freie Energie wird in Form von Adenosintriphosphat, allgemein als ATP bezeichnet, freigesetzt.
Pflanzen gelten aufgrund ihrer Fähigkeit, ihre eigenen Energiequellen zu erzeugen, als autotroph. Pflanzenzellen enthalten Chloroplasten, eine Organelle, die Photosynthese durchläuft, um Energie zu gewinnen. Während der Photosynthese nutzt die Pflanze die von der Sonne gewonnene Lichtenergie, um Kohlendioxid und Wasser in die in Glukose vorhandene chemische Energie umzuwandeln und setzt das Nebenprodukt Sauerstoff frei.
Tiere haben keine Fähigkeit, ihre eigenen Energiequellen zu schaffen, da sie heterotroph sind, und müssen stattdessen organischen Kohlenstoff verbrauchen, der von anderen Organismen erzeugt wird. Tiere verbrauchen die von Pflanzen produzierte Glukose und verbrennen diese mit Sauerstoff durch den Prozess der aeroben Atmung. Dieser Vorgang ist die Umkehrung der Photosynthese. Die gewonnene freie Energie wird als ATP geerntet. Kohlendioxid und Wasser werden als Nebenprodukte freigesetzt.
Der erste Schritt des aeroben Stoffwechsels ist der zehnstufige Prozess der Glykolyse, der im Zytoplasma der Zelle stattfindet. Ein Molekül Glukose wird in zwei Moleküle Pyruvat und zwei Moleküle NADH zerlegt. Dieser Prozess erfordert zwei ATP-Moleküle und setzt vier ATP frei, sodass die Gesamtausbeute zwei ATP-Moleküle beträgt. Nach der Glykolyse gelangt das Pyruvat in die Mitochondrien, wo es zu Acetyl-Coenzym A oxidiert wird. Außerdem werden zwei ATP-Moleküle, acht NADH-Moleküle und zwei FADH2-Moleküle produziert.
In den Mitochondrien wird das gesamte in den ersten beiden Schritten des aeroben Stoffwechsels produzierte Acetyl-Coenzym A, NADH und FADH2 durch den Zitronensäurezyklus vollständig abgebaut. In diesem letzten Schritt werden 32 ATP-Moleküle produziert. Der Gesamtprozess des aeroben Stoffwechsels liefert 36 Moleküle ATP, die dann durch den Körper transportiert und für Zellprozesse verwendet werden können.
