Di alam jarang ditemukan molekul yang tidak memiliki jenis muatan apa pun, di antara unsur-unsur hanya gas mulia yang dapat bebas tanpa berasosiasi dengan unsur lain dan tidak memiliki muatan, unsur-unsur lainnya cenderung berikatan membentuk molekul stabil melalui kesetimbangan muatan listrik. Misalnya, bentuk hidrogen yang paling umum memiliki muatan positif dan oksigen memiliki muatan negatif, sedemikian rupa sehingga dua molekul hidrogen bergabung dengan salah satu oksigen untuk menyeimbangkan muatannya, membentuk air. Hal serupa terjadi dengan molekul organik.
Pada makhluk hidup proses oksidasi dirangkaikan dengan proses reduksi agar tidak kehilangan energi.
Dalam biokimia, reaksi reduksi redoks atau oksidasi dikenal sebagai reaksi kimia yang mencakup transfer elektron dari molekul yang melepaskan elektron (donor) ke molekul lain, reseptor . Dalam reaksi ini, energi yang digunakan untuk melakukan pekerjaan disebut energi bebas Gibbs (menurut fisikawan Amerika yang mendalilkan keberadaan gaya termodinamika ini).
Molekul yang dapat melepaskan elektron , bermuatan negatif , disebut donor dan memiliki daya reduksi . Sebaliknya, molekul yang memiliki muatan positif dapat menerima elektron , sehingga mereka adalah molekul akseptor dan dikatakan teroksidasi (ketika sebuah molekul logam, yang selalu bermuatan positif, terikat pada molekul oksigen, ia teroksidasi. kehilangan energi dalam serikat). Meskipun transfer elektron mungkin terjadi secara terisolasi pada makhluk hidup, pengangkutan energi dicoba untuk memanfaatkannya sebaik mungkin dengan menghubungkan reaksi-reaksi berurutan yang mengangkut elektron dari molekul berenergi tinggi ke molekul berenergi lebih rendah secara berurutan . Ketika energi dalam bentuk elektron ditransfer antara reaksi yang berurutan sehingga elektron berpindah dari molekul yang sangat energik (dengan daya pereduksi) ke molekul dengan daya pereduksi rendah (teroksidasi), apa yang kita sebut rantai transpor terbentuk , seperti transpor elektron rantai yang terjadi di mitokondria yang dapat Anda baca lebih lanjut di artikel yang kami persembahkan di sini atau contoh lain dari rantai transpor adalah siklus Krebs , yang dapat Anda baca lebih lanjut di artikel yang kami persembahkan di sini dan di sini .
Perubahan energi ini tidak terjadi secara spontan pada makhluk hidup, enzim bertugas mengkatalisasi transfer ini dengan menyatukan molekul yang terlibat dan sering bertindak sebagai perantara energik reaksi. Namun, pengangkutan elektron selalu terjadi dalam gradien energi (dari molekul berenergi lebih tinggi ke molekul yang bermuatan lebih rendah) . Tapi lalu bagaimana molekul berenergi tinggi seperti ATP dibuat? Nah, dengan menggabungkan sintesisnya ke reaksi yang melepaskan energi dan secara termodinamika menguntungkan. Misalnya, dalam siklus Krebs, pembentukan molekul dengan daya pereduksi (seperti NADH) dikaitkan dengan reaksi oksidasi substrat, yang menghasilkan energi untuk molekul-molekul ini.
Molekul – molekul dengan daya reduksi atau nilai energi tinggi seperti adenosin trifosfat ( ATP ) atau nicotinamide adenine dinucleotide ( NADH ) yang terbentuk selama metabolisme degradatif ( anabolisme ) nutrisi kemudian digunakan oleh sel untuk sintesis ( katablisme ) dari molekul lain ke mana mereka mentransfer energi mereka.