Une cellule a besoin d’énergie pour son fonctionnement (croissance, déplacement…).
Au sein des cellules, de nombreuses réactions biochimiques ont lieu : on parle de métabolisme. Grâce à des molécules particulières, les enzymes, des réactions s'enchaînent et transforment une molécule en une autre : on parle alors de voie métabolique. Le métabolisme dépend de l’équipement de la cellule (organites, enzymes…).
Les cellules autotrophes effectuent la photosynthèse. Elles sont capables de produire leur propre matière organique. L'équation globale peut s'écrire « 6CO2+ 6 H20 +lumière → C6H12O6 (glucose = matière organique) + 602+énergie »). Elle a lieu dans un organite spécialisé : le chloroplaste.
D'autres types de cellules telles que les cellules des animaux, des champignons ou des parties souterraines des plantes sont hétérotrophes. Elles se nourrissent de matière organique pour fabriquer de l'énergie. Ce métabolisme, qui a lieu dans les mitochondries des cellules Eucaryotes, se nomme la respiration cellulaire et suit l'équation bilan suivante : C6H12O6(glucose = matière organique)+ 602→ 6CO2+ 6H20 + énergie.
L'étude de ces métabolismes montre que les organismes effectuent des échanges (de matière et d'énergie) avec leur environnement et que des molécules intermédiaires relient entre elles les voies métaboliques.
