A lebontó folyamatok során a sejtek nagyobb méretű, magasabb energiaszintű szerves molekulákat alakítanak át kisebb méretű, alacsonyabb energiatartalmú részecskékké. A lebontás során felszabaduló energia egy része ATP képzésére fordítódik.

Energianyerés szempontjából legkedvezőbb az oxigén jelenlétében történő lebontás, a sejtlégzés, más néven biológiai oxidáció. A sejtek energiaigényét leggyakrabban a szőlőcukor biológiai oxidációja fedezi. 1 mól szőlőcukor lebontása szén-dioxidra és vízre meglehetősen sok, összesen 38 mól ATP képződését eredményezi a sejtekben.

A szőlőcukor lebontásának első szakasza, a glükolízis a sejtplazma alapállományában történik. A folyamat során a szőlőcukor (C₆H₁₂O₆) több egymást követő enzimreakcióban három szénatomos szerves savvá, piroszőlősavvá oxidálódik. 1 mól szőlőcukor glükolízise 2 mól piroszőlősav, 2 mól redukált koenzim (NADH+H+) és 2 mól ATP keletkezésével jár.

A glükolízis folyamata A piroszőlősav ezt követően a mitokondrium alapállományában alakul át, szénatomjai fokozatosan, több egymást követő lépésben szén-dioxiddá oxidálódnak. Az oxidációt nagy mennyiségű redukált koenzim (NADH+H+) képződése kíséri.

A lebontás során keletkezett redukált koenzimek (NADH+H+) a terminális oxidációnak nevezett folyamatban oxidálódnak. A többlépéses folyamatsorban a koenzimek hidrogéntartalma végül a légzésből származó oxigénnel egyesül. A terminális oxidációt ATP képződése kíséri.

Fontos, hogy a terminális oxidációban képződött NAD+ molekulák újabb oxidációs folyamatokban vehetnek részt. A terminális oxidáció enzimrendszere a mitokondriumok belső membránjában található.

A terminális oxidáció lényege A zsírok biológiai oxidációja során a zsírsavak és a glicerin szénatomjai szén-dioxiddá oxidálódnak, miközben a NAD+ koenzim redukálódik. A zsírsavak magas hidrogéntartalmának köszönhetően az oxidáció során sok redukált koenzim (NADH+H+) képződik, ami a terminális oxidációban nagy mennyiségű ATP szintézisét teszi lehetővé. A zsírok energiatartalma magasabb, mint a szénhidrátoké.

A fehérjékből származó aminosavak lebontása során a szén-dioxid és a víz mellett nitrogéntartalmú anyagcseretermék is képződik, amely leadásra kerül a szervezetből.

A szerves anyagok oxigén jelenlétében történő lebontása, a biológiai oxidáció az összes eukarióta élőlény sejtjeiben lényegében hasonló módon játszódik le.