Rakkude metabolism on üldmõiste, mis hõlmab kõiki keemilisi reaktsioone, mis muundavad energiat või kasutavad energiat rakus. Inimeste ja paljude teiste mitmerakuliste organismide rakud kasutavad toidu energiaks muundamiseks aeroobse hingamise protsessi. Taimed ja mõned mikroorganismid teostavad fotosünteesi protsessi. Teised organismid kasutavad anaeroobset hingamist või fermentatsiooni, mis on raku ainevahetuse tüübid, mis ei vaja hapnikku.
Rakkude metabolismis esinevad kahte tüüpi keemilised reaktsioonid, kataboolsed reaktsioonid ja anaboolsed reaktsioonid. Kataboolsed reaktsioonid toodavad energiat, mida rakk kasutada, samal ajal kui anaboolsed reaktsioonid nõuavad energiat, et luua molekule, mis on vajalikud raku toimimiseks. Rakud salvestavad energiat adenosiintrifosfaadi (ATP) kujul, mis tekib kataboolsete reaktsioonide käigus ja mida kasutatakse anaboolsete reaktsioonide käigus.
Aeroobne hingamine lagundab orgaanilisi süsinikuallikaid, nagu süsivesikud, valgud ja rasvad. Esiteks, glükolüüsiprotsess lagundab glükoosi molekuli – kuue süsinikuaatomiga suhkru – kaheks püruvaadi molekuliks, kaheks redutseeritud nikotiinamiidadeniindinukleotiidi (NADH) molekuliks ja kaheks ATP molekuliks. Krebi tsükkel, mida nimetatakse ka sidrunhappe tsükliks (CAC) või trikarboksüülhappe (TCA) tsükliks, lagundab glükolüüsi käigus tekkinud püruvaadi veelgi süsihappegaasiks ja veeks, luues selle käigus veel kaks ATP molekuli. Mehhanism, mida nimetatakse elektronide transpordiahelaks, kannab vesinikuaatomid NADH-st hapnikku. See ülekanne vabastab energiat, mida kasutatakse veel 34 ATP molekuli loomiseks.
Glükolüüs ja Krebi tsükkel toimuvad samamoodi anaeroobsel hingamisel kui aeroobsel hingamisel. Elektronide transpordiahelas kasutatakse aga hapniku asemel elektroni aktseptorina anorgaanilisi molekule – molekule, mis ei sisalda süsinikku. Kasutatava anorgaanilise molekuli tüüp sõltub organismist. Näiteks mõned organismid kasutavad väävlit sisaldavaid ühendeid, mõned aga lämmastikku sisaldavaid ühendeid. Anaeroobne hingamine toodab kokku 36 ATP molekuli, aeroobse hingamise puhul aga 38.
Fermentatsioon on veel üks anaeroobse metabolismi vorm, kuid erinevalt anaeroobsest hingamisest ei hõlma see elektronide transpordiahelat ega Krebi tsüklit. Glükolüüs lagundab orgaanilisi molekule energia saamiseks. Kuna glükolüüs on ainus reaktsioon, mis fermentatsiooni käigus toimub, toodab see glükoosimolekuli kohta ainult kaks ATP molekuli.
Taimed ja mõned mikroorganismid, mis kõik on klassifitseeritud fotoautotroofidena, saavad energiat rakkude metabolismi vormist, mida nimetatakse fotosünteesiks, mitte hingamisest. Fotoautotroofid saavad valgusest energiat ja muudavad selle ATP kujul keemiliseks energiaks. Seejärel kasutavad rakud ATP-d süsinikdioksiidi muundamiseks glükoosiks ja muudeks toitaineteks, mida organism vajab.