Šūnu metabolisms ir vispārīgs termins, kas aptver visas ķīmiskās reakcijas, kas pārvērš enerģiju vai izmanto enerģiju šūnā. Cilvēku un daudzu citu daudzšūnu organismu šūnas izmanto aerobās elpošanas procesu, lai pārtiku pārvērstu enerģijā. Augi un daži mikroorganismi veic fotosintēzes procesu. Citi organismi izmanto anaerobo elpošanu vai fermentāciju, šūnu metabolisma veidus, kuriem nav nepieciešams skābeklis.
Šūnu metabolismā notiek divu veidu ķīmiskās reakcijas, kataboliskās reakcijas un anaboliskās reakcijas. Kataboliskās reakcijas ražo enerģiju, ko šūna var izmantot, savukārt anaboliskajām reakcijām ir nepieciešama enerģija, lai izveidotu molekulas, kas nepieciešamas, lai šūna turpinātu darboties. Šūnas uzglabā enerģiju adenozīna trifosfāta (ATP) veidā, ko rada kataboliskās reakcijas un izmanto anaboliskās reakcijas.
Aerobā elpošana sadala organiskos oglekļa avotus, piemēram, ogļhidrātus, olbaltumvielas un taukus. Pirmkārt, glikolīzes process sadala glikozes molekulu – cukuru ar sešiem oglekļa atomiem – divās piruvāta molekulās, divās reducētā nikotīnamīda adenīna dinukleotīda (NADH) molekulās un divās ATP molekulās. Kreba cikls, ko sauc arī par citronskābes ciklu (CAC) vai trikarbonskābes (TCA) ciklu, tālāk sadala glikolīzes laikā radušos piruvātu oglekļa dioksīdā un ūdenī, šajā procesā radot vēl divas ATP molekulas. Mehānisms, ko sauc par elektronu transportēšanas ķēdi, pārnes ūdeņraža atomus no NADH uz skābekli. Šī pārnese atbrīvo enerģiju, ko izmanto, lai izveidotu vēl 34 ATP molekulas.
Glikolīze un Kreba cikls notiek tādā pašā veidā anaerobajā elpošanā kā aerobajā elpošanā. Tomēr elektronu transportēšanas ķēdē skābekļa vietā kā elektronu akceptors tiek izmantotas neorganiskās molekulas – molekulas, kas nesatur oglekli. Izmantotās neorganiskās molekulas veids ir atkarīgs no organisma. Piemēram, daži organismi izmanto sēru saturošus savienojumus, bet daži izmanto slāpekli saturošus savienojumus. Anaerobā elpošana rada kopumā 36 ATP molekulas, pretstatā 38 aerobajai elpošanai.
Fermentācija ir vēl viens anaerobā metabolisma veids, taču atšķirībā no anaerobās elpošanas tajā nav iesaistīta elektronu transportēšanas ķēde vai Kreba cikls. Glikolīze sadala organiskās molekulas, radot enerģiju. Tā kā glikolīze ir vienīgā reakcija, kas notiek fermentācijas procesā, tā rada tikai divas ATP molekulas uz katru glikozes molekulu.
Augi un daži mikroorganismi, kas visi ir klasificēti kā fotoautotrofi, iegūst enerģiju no šūnu metabolisma veida, ko sauc par fotosintēzi, nevis elpošanu. Fotoautotrofi iegūst enerģiju no gaismas un pārvērš to ķīmiskajā enerģijā ATP formā. Pēc tam šūnas izmanto ATP, lai pārvērstu oglekļa dioksīdu par glikozi un citām organismam nepieciešamām barības vielām.