El metabolismo consiste en dos procesos opuestos, catabolismo y anabolismo, que representan la suma de cambios químicos que convierten los alimentos en formas utilizables de energía y en moléculas biológicas complejas.
Muchos procesos catabólicos son de naturaleza oxidativa porque los carbonos de los sustratos (glúcidos, grasas y proteínas) están en un estado parcial o altamente reducido . Los sustratos liberan equivalentes de reducción en forma de iones hidruro (un protón que contiene dos electrones H:-) que se transfieren de los sustratos al nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) por medio de enzimas, denominados deshidrogenasas, con formación de NADH.
El NADH se transporta seguidamente a la mitocondria, en donde los equivalentes de reducción se transfieren en una serie de reacciones de la cadena de transporte electrónico al O2, que es el aceptor electrónico final. Las reacciones oxidativas de la mitocondria son exergónicas y producen energía que se utiliza para la síntesis de ATP en un proceso denominado fosforilación oxidativa. Las reacciones reductoras y oxidativas en el ciclo NAD+ -NADH juegan un papel central en la conversión de la energía química de los compuestos carbonados de los alimentos en energía química de los enlaces anhídrido fosfórico del ATP.
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