Węglowodany złożone są utleniane w komórkach po ich wcześniejszym rozkładzie na cukry proste przez enzymy (hydrolazy). Skrobię rozkładają rośliny i zwierzęta, glikogen zwierzęta i grzyby. Hydrolizę celulozy przeprowadza wiele bakterii (np. glebowych lub symbiotycznych z żołądka przeżuwaczy), posiadających odpowiednie enzymy. Powstałe cukry proste, w razie potrzeby po ich przekształceniu w glukozę, są następnie utleniane w komórkach.
Katabolizm tłuszczów powiązany jest z katabolizmem węglowodanów. Po hydrolitycznym rozkładzie tłuszczów na glicerol i kwasy tłuszczowe glicerol włączany jest do glikolizy, natomiast kwasy tłuszczowe są utleniane w matrix mitochondrialnej. Początkowa faza ich przemian nosi nazwę β-oksydacji i polega na stopniowym odszczepianiu dwuwęglowych reszt acylowych od łańcucha węglowego w kolejnych rundach reakcji i wiązaniu tych reszt z koenzymem A. Powstające cząsteczki acetylo-CoA włączane są do cyklu kwasu cytrynowego.
Ogólny przebieg utleniania węglowodanów, tłuszczów i białek
Deaminacja polega na usuwaniu grupy aminowej –NH2 z aminokwasów. Produktami deaminacji są ketokwasy i jon amonowy NH4+, który zostaje z organizmu usunięty w postaci nieprzetworzonej jako amoniak (rzadko), albo po przetworzeniu na kwas moczowy lub mocznik. Natomiast ketokwasy są włączane w cykl Krebsa i tam utleniane.