Proses metabolisme yang rumit tidak akan mungkin terjadi tanpa bantuan molekul berenergi tinggi tertentu. Tujuan utama dari molekul-molekul ini adalah untuk mentransfer baik gugus fosfat anorganik (Pi) atau ion hidrida (H-). Gugus fosfat anorganik digunakan untuk membuat ikatan energi tinggi dengan banyak perantara metabolisme. Ikatan ini kemudian dapat dipecah untuk menghasilkan energi, sehingga mendorong proses metabolisme kehidupan.

Ion hidrida dapat ditransfer dari satu zat antara ke zat lainnya yang menghasilkan oksidasi bersih atau reduksi zat antara. Oksidasi berhubungan dengan hilangnya hidrida dan reduksi pada perolehan hidrida. Bentuk tereduksi tertentu dari molekul berenergi tinggi seperti NADH dan [FADH2] dapat menyumbangkan elektronnya ke pembawa elektron dari rantai transpor elektron (ETC) yang menghasilkan produksi ATP (hanya dalam kondisi aerob).

ATP

ATP (Adenosine Triphosphate) mengandung ikatan energi tinggi yang terletak di antara masing-masing gugus fosfat. Ikatan fosfat dikenal sebagai ikatan anhidrida fosfat.

Ada tiga alasan mengapa ikatan fosfat ini memiliki energi tinggi:

• Tolak elektrostatik dari fosfat bermuatan positif dan oksigen bermuatan negatif menstabilkan produk (ADP + Pi) dari memutuskan ikatan ini.
• Stabilisasi produk dengan ionisasi dan resonansi. Ketika ikatan rusak ada peningkatan stabilitas karena resonansi struktur produk itu.
• Entropi meningkat. Ada stabilitas yang lebih besar dalam produk karena ada entropi yang lebih besar; yaitu lebih banyak keacakan. 1 mol reaktan memiliki energi lebih tinggi daripada 2 mol produk. Kekacauan lebih disukai daripada pengurutan menurut hukum ke-2 termodinamika.

ADP

ADP (Adenosine Diphosphate) juga mengandung ikatan energi tinggi yang terletak di antara masing-masing gugus fosfat. Ini memiliki struktur yang sama dengan ATP, dengan satu kelompok fosfat lebih sedikit. Tiga alasan yang sama bahwa ikatan ATP berenergi tinggi berlaku untuk ikatan fosfat pada ADP.

NAD +

NAD + (Nicotinamide adenine dinucleotide (bentuk teroksidasi)) adalah akseptor elektron utama untuk reaksi katabolik. Ia cukup kuat untuk mengoksidasi gugus alkohol menjadi gugus karbonil, sedangkan akseptor elektron lainnya (seperti [FAD]) hanya mampu mengoksidasi rantai karbon jenuh dari alkana menjadi alkena. Ini adalah molekul penting dalam banyak proses metabolisme seperti beta-oksidasi, glikolisis, dan siklus TCA. Tanpa NAD + proses yang disebutkan di atas tidak akan dapat terjadi.

NADH

NADH (bentuk tereduksi) adalah NAD + yang telah menerima elektron dalam bentuk ion hidrida. NADH juga merupakan salah satu molekul yang bertanggung jawab untuk menyumbangkan elektron ke ETC untuk mendorong fosforilasi oksidatif dan juga piruvat selama proses fermentasi.

NADP +

NADP + (Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (bentuk teroksidasi)) adalah donor elektron utama untuk reaksi anabolik.

NADPH

Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (bentuk tereduksi)