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新陈代谢线路图上的所有路线都指向同一个终点站：供能。不论是碳水化合物、脂肪还是蛋白质，它们都通过化学键储存能量。当这些化学键断裂时，能量就会随之释放，供应给身体。
在一切生物系统里，能量都以一种基本的形态——腺苷三磷酸（ATP）存在。腺苷三磷酸分子就像微型充电电池，通过在腺苷二磷酸（ADP）上增加一个磷分子实现“充电”。1克腺苷三磷酸大约含有15卡路里（是卡路里，而不是千卡）的能量。不论发生什么，人体内只会同时存在大约50克腺苷三磷酸。也就是说，从腺苷二磷酸到腺苷三磷酸的分子循环
每天得发生3 000多次才能让身体维持正常运转。不论我们燃烧的是碳水化合物、脂肪还是蛋白质，只要我们通过食物制造能量，就是在利用这些物质的化学键储存的能量生成腺苷三磷酸。
我们先来看身体最主要的能量物质——葡萄糖分子（果糖、半乳糖的过程和葡萄糖相似
）。葡萄糖分子可能直接来自食物，也可能来自糖原分解。葡萄糖先会被分解成丙酮酸，消耗2个腺苷三磷酸分子，然后生成4个，相当于净赚2个。这种反应的速度很快，当我们进行100米冲刺跑或在健身房举重时，这种反应用得更多。
新陈代谢的第一阶段是“无氧”的，因为它不依赖氧气。你在看奥运会比赛的时候也许会注意到，短跑运动员似乎不怎么呼吸，举重运动员举起杠铃的时候也会屏住呼吸。当我们呼吸效率低或肌肉工作强度太大，以至于氧气跟不上丙酮酸的反应速度时，丙酮酸就会转化成乳酸盐。反过来，乳酸盐也能被转化成丙酮酸并提供能量。不过，如果乳酸盐堆积过多，就会形成乳酸，让我们感到肌肉酸痛。
新陈代谢的第二阶段则需要氧的参与。如果细胞内的氧充足，第一阶段产生的丙酮酸就会被带到线粒体里。每个细胞内都含有很多线粒体，它们是细胞的发电厂，腺苷三磷酸的循环就发生在这里。
丙酮酸会转化为乙酰辅酶A（图2–1），它的地位和腺苷三磷酸不相上下，可以一起争夺“最重要但最不知名”的化学物质大奖。乙酰辅酶A就像一列火车，满载着三种不同的乘客：碳、氢、氧。不过，它还不能马上出发，要等装上草酰乙酸这个引擎才有动力开车。这趟列车沿着“三羧酸循环”
这条路线行进，沿途共有8站。每次停靠，都会有乘客（碳、氢、氧）上下车，在此过程中会产生两个腺苷三磷酸分子。最终，草酰乙酸会跳下这辆车，再跳上一辆新的乙酰辅酶A列车，推动后者继续前行。
重要的是，有些乘客上下车的时候会被“打劫”——还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）和还原型黄素腺嘌呤二核苷酸（FADH）会抢走乘客们身上携带的电子。紧接着，NADH和FADH会迅速躲到线粒体深处，把它们偷来的电子释放到细胞膜内特殊的受体复合物里。线粒体有两层细胞膜，就像保温杯一样，内膜和外膜之间的部分叫作“膜间隙”。电子储存在内膜的受体复合物里，而带有正电荷的氢离子（量还挺大）会去追逐带有负电荷的电子，最终陷入膜间隙。氢离子就像被鱼梁拦住的鱼一样，它们在细胞内膜里流动，受到电子的吸引，最后被困在膜间隙里。
这么多携带正电荷的氢离子挤在一起，积聚了强烈的电化学力量，试图平衡细胞内膜两侧的电压。但氢离子只有一种逃脱细胞内膜的方式，那就是通过膜上的“旋转门”。与此同时，旋转门也会把腺苷二磷酸和磷分子组合在一起，制造出腺苷三磷酸。这个步骤的效率非常高，能产生32个腺苷三磷酸分子。这支电子和氢原子在细胞内膜上表演的复杂舞蹈叫作“氧化磷酸化”，它是身体获取能量的主要途径。
葡萄糖分子最终会变成什么样呢？前文中说过，葡萄糖分子是由碳、氧、氢原子组成的。记住，给腺苷三磷酸储存能量的是绑定这些化学元素的化学键，而不是化学元素本身。
因此，在三羧酸循环里，葡萄糖被转化成丙酮酸（图2–1）的同时，碳原子和氧原子（占葡萄糖分子重量的93%）会被转化成二氧化碳。在氧化磷酸化末期，氢原子、氧原子会组成水分子（化学式是H2O）。我们摄入的绝大部分碳水化合物都通过呼吸排出去了，留在身体里的比例就像大海里的几滴水，微不足道。