O metabolismo de uma célula é a soma do catabolismo , ou atividade de degradação, e do anabolismo , ou atividade sintética. O catabolismo decompõe moléculas complexas em moléculas básicas, seja para produzir energia ou para produzir moléculas que podem ser usadas diretamente pelas vias do anabolismo. O anabolismo diz respeito a todas as sínteses. As vias metabólicas são muito numerosas e interligadas. É um sistema cibernético auto-regulador sujeito à regulação hormonal e genética . O mau funcionamento de uma única enzima nessas vias causa doenças metabólicas , que costumam ser fatais.
A respiração da célula ocorre dentro da organela mitocondrial e permite principalmente a criação de ATP , a molécula de reserva universal de energia da célula. A primeira parte da respiração ocorre no citosol e enriquece as moléculas de NADH com elétrons. Simplificando, a glicose ( carboidrato dos alimentos ) atua como combustível. A glicólise é o fenômeno de sua fragmentação em moléculas mais simples sob a ação de múltiplas enzimas . As moléculas secundárias ( NADH ) ficam carregadas com elétrons arrancados da glicose durante as reações enzimáticas e serão recicladas na mitocôndria . A segunda parte ocorre na mitocôndria, onde os elétrons carregados por essas moléculas de “ carga ” são convertidos em um gradiente de prótons na cadeia respiratória. É nesse nível que o dioxigênio , desempenhando o papel de aceptor final de elétrons , captura elétrons e se transforma em água, o produto final da degradação. A dissipação do gradiente de prótons pelas proteínas de membrana ATP-sintetases (ou ATP-sintetases) torna possível a criação de ATP a partir de ADP (difosfato de adenosina) e fosfato orgânico (H 3 PO 4 ) segundo a teoria quimiosmótica de Peter Mitchell , que ganhou ele o Prêmio Nobel de Química em 1978 . O ATP é então usado para energizar todas as reações químicas na célula.