Живые организмы, неспособные использовать световую энергию, должны получать ее за счет окисления органических соединений, поступающих извне с пищей. Почему при окислении органических веществ высвобождается энергия? Часть электронов в составе молекул органических соединений находится на высоких энергетических уровнях. Энергия высвобождается при перемещении электронов с орбит высокой энергии на низкие энергетические уровни атомов или молекул.

Для того чтобы такие переходы электронов с выделением энергии происходили в клетке, нужно соблюдение нескольких условий.

1. Необходимо, чтобы в клетке имелись органические соединения, способные отдавать высокоэнергетические электроны, т.е. нужно, чтобы в клетке были доноры электронов. Процесс отдачи электронов называют окислением . Присоединение электрона к молекуле или атому называют восстановлением . Восстанавливающееся соединение является акцептором электронов .

2. В клетке должны быть акцепторы электронов с низкими энергетическими уровнями, способные захватывать электроны. Таким сильным акцептором электронов в клетке служит кислород, который, присоединяя два электрона и два протона, восстанавливается до воды. Но акцептором электронов служит и известный уже вам НАДФ⁺ и НАД⁺ (никотинамидадениндинуклеотид), когда они находятся в окисленной форме. Присоединяя электроны, они восстанавливаются до НАДФ•Н и НАД•Н.

3. В клетке должны быть переносчики электронов и устройства для запасания энергии. Переносчиками электронов являются специальные ферменты, а «аккумуляторами» энергии – АТФ, а также НАДФ•Н и НАД•Н в такой восстановленной форме.

Органические соединения, которые окисляются в клетке и служат исходными источниками энергии, – это главным вещества, поступающие с пищей или запасаемые в клетке впрок. Сначала в качестве энергетического материала организмом (клеткой) используются углеводы (прежде всего глюкоза), а затем жиры. При биологическом окислении органические вещества сгорают, и конечными продуктами являются вода и углекислый газ.