W systemach biologicznych większość szlaków metabolicznych jest ze sobą połączona. Procesy oddychania komórkowego, które przekształcają glukozę w ATP – takie jak glikoliza, utlenianie pirogronianu i cykl kwasu cytrynowego – wiążą się z tymi, które rozkładają inne związki organiczne. W rezultacie różne produkty spożywcze – od jabłek, przez ser po guacamole – kończą jako ATP. Oprócz węglowodanów żywność zawiera również białka i lipidy, takie jak cholesterol i tłuszcze. Wszystkie te związki organiczne są wykorzystywane jako źródła energii do produkcji ATP.

Trawienie węglowodanów

Organizm ludzki posiada kilka enzymów, które rozkładają węglowodany na cukry proste. Podczas gdy glukoza może bezpośrednio wchodzić w glikolizę, niektóre cukry proste, takie jak fruktoza i galaktoza, są najpierw przekształcane w cukry, które są produktami pośrednimi szlaku glikolitycznego.

Trawienie białek

Białka są rozkładane przez enzymy na aminokwasy składowe, które zwykle są poddawane recyklingowi w celu wytworzenia nowych białek. Jeśli jednak organizm jest głodny lub ma nadmiar aminokwasów, niektóre aminokwasy mogą stracić swoje grupy aminowe, a następnie dostać się do oddychania komórkowego. Utracone grupy aminowe są przekształcane w amoniak i włączane do produktów odpadowych. Różne aminokwasy wchodzą do oddychania komórkowego na różnych etapach, w tym glikolizy, utleniania pirogronianu i cyklu kwasu cytrynowego. Aminokwasy mogą być również wytwarzane z produktów pośrednich w procesach oddychania komórkowego.

Trawienie tłuszczów

Lipidy, takie jak cholesterol i trójglicerydy, powszechnie znane jako tłuszcze, mogą być również wytwarzane i rozkładane w komórkowych szlakach oddychania. Na przykład trójglicerydy składają się z glicerolu i trzech kwasów tłuszczowych. Fosforylowany glicerol wchodzi w glikolizę. Kwasy tłuszczowe wchodzą w cykl kwasu cytrynowego po przekształceniu w acetylo-CoA w wyniku szeregu reakcji zwanych beta-oksydacją.

Energia biochemiczna, w postaci ATP, może być pozyskiwana z węglowodanów, białek lub lipidów.