Hücre metabolizması, enerjiyi dönüştüren veya bir hücre içinde enerji kullanan tüm kimyasal reaksiyonları kapsayan genel bir terimdir. İnsan hücreleri ve birçok diğer çok hücreli organizma, yiyeceği enerjiye dönüştürmek için aerobik solunum işlemini kullanır. Bitkiler ve bazı mikroorganizmalar fotosentez işlemini gerçekleştirir. Diğer organizmalar, oksijen gerektirmeyen anaerobik solunum veya fermantasyon, hücre metabolizması türleri kullanır.
Hücre metabolizmasında, katabolik reaksiyonlarda ve anabolik reaksiyonlarda iki tip kimyasal reaksiyon meydana gelir. Katabolik reaksiyonlar, hücrenin kullanımı için enerji üretirken, anabolik reaksiyonlar, hücrenin çalışmaya devam etmesi için gerekli olan molekülleri oluşturmak için enerji gerektirir. Hücreler, katabolik reaksiyonlar tarafından oluşturulan ve anabolik reaksiyonlar tarafından kullanılan adenozin trifosfat (ATP) şeklinde enerji depolar.
Aerobik solunum, karbonhidratlar, proteinler ve yağlar gibi organik karbon kaynaklarını parçalar. İlk olarak, glikoliz işlemi iki glikoz molekülünü - altı karbon atomlu bir şeker - iki piruvat molekülüne, iki molekül nikotinamid adenin dinükleotidine (NADH) ve iki ATP molekülüne ayırır. Aynı zamanda sitrik asit döngüsü (CAC) veya trikarboksilik asit (TCA) döngüsü olarak da anılan Kreb çevrimi, glikoliz sırasında yaratılan piruvatı, karbondioksit ve suya bölerek daha fazla parçalayarak, işlemde iki tane daha ATP molekülü oluşturur. Elektron taşıma zinciri adı verilen bir mekanizma, hidrojen atomlarını NADH'den oksijene transfer eder. Bu transfer 34 daha fazla ATP molekülü oluşturmak için kullanılan enerjiyi serbest bırakır.
Glikoliz ve Kreb döngüsü, aerobik solunumda olduğu gibi anaerobik solunumda gerçekleşir. Bununla birlikte, elektron taşıma zincirinde, inorganik moleküller - karbon içermeyen moleküller - oksijen yerine elektron alıcısı olarak kullanılır. Kullanılan inorganik molekül tipi organizmaya bağlıdır. Örneğin, bazı organizmalar kükürt içeren bileşikleri, bazıları ise azot içeren bileşikleri kullanır. Anaerobik solunum, aerobik solunum için 38'e karşılık toplam 36 ATP molekülü üretir.
Fermentasyon, bir başka anaerobik metabolizma şeklidir, ancak anaerobik solunumun aksine, bir elektron taşıma zinciri veya Kreb döngüsü içermez. Glikoliz, enerji oluşturmak için organik molekülleri parçalamaktadır. Fermantasyonda gerçekleşen tek reaksiyon glikoliz olduğu için, glikoz molekülü başına sadece iki ATP molekülü üretir.
Tamamı fotoototroflar olarak sınıflandırılan bitkiler ve bazı mikroorganizmalar, enerjilerini solunum yerine, fotosentez adı verilen bir hücre metabolizması formundan kazanırlar. Fotoototroflar ışıktan enerji alırlar ve ATP formunda onu kimyasal enerjiye dönüştürürler. Hücreler daha sonra ATP'yi kullanarak karbondioksiti, glikoza ve organizmanın ihtiyaç duyduğu diğer besinlere dönüştürür.
