生物は、光と化学的酸化の2つの方法でエネルギーを獲得しています。 生産性の高い生物は独立栄養生物と呼ばれ、光や化学物質をエネルギーに乏しい二酸化炭素（CO2）から、エネルギーに富む有機化合物に変換する。 この独立栄養生物は、他の生物（従属栄養生物）にエネルギーを供給する。 従属栄養生物は、既存の有機分子、すなわち食物を制御された方法で分解することによってエネルギーを獲得する生物である。

autotrophic organisms are often primary producers in its ecosystems.Autrophic organisms are not used in a lot of a primary producer. 太陽光のエネルギー（光独立栄養生物）または酸化的化学反応（化学独立栄養生物）から、食物以外の源から有用な自由エネルギーを得ています。 後者は、無機物（アンモニア、メタン、硫化水素）と酸素の組み合わせでエネルギーを得る生物である。 無機化学物質を「燃やす」ことでエネルギーを得ることができるのは、一部の細菌だけである

緑色植物は典型的な光独立栄養生物である。 植物は太陽光を吸収してATPを生成し、水を酸素と水素に解離させる。 水の分子であるH2Oを水素と酸素に分解するためには、多くのエネルギーを必要とします。 そして、水から取り出した水素は、二酸化炭素であるCO2と「暗黒反応」で結合する。 その結果、糖、アミノ酸、ヌクレオチドなどのエネルギーに富んだ有機分子が作られる。 酸素はO2という気体になり、老廃物として大気中に放出される。 動物は従属栄養生物であり、植物のように二酸化炭素と太陽光とわずかな塩分を含む水だけでは生きていけない。 大気中の酸素を吸わなければならない。 動物は、食物から取り出した水素原子と化学的に酸素を結合させる。つまり、糖、タンパク質、アミノ酸などの有機物から酸素を取り出すのだ。 酸素呼吸の結果、動物は老廃物として水を放出する。 動物は、従属栄養生物と同様に、有機物を唯一の炭素源としている。 この炭素の変換は、必要な元素がCO2から(CH2O)nへ酸化状態を変え、再びCO2へと変化しながら異なる種類の生物を経由する生態系サイクルの一例である。

代謝サイクル一般は、生物が環境物質から有用なエネルギーや食物分子を取り出すことですが、酸化還元反応の観点から説明することができます。 酸素呼吸の場合、空気中の酸素分子は最終的にグルコースまたはアミノ酸から電子を受け取ります。 電子との親和性が高い酸素を電子受容体、ブドウ糖などの糖や有機分子を電子供与体と呼ぶ。 動物の呼吸は酸化還元反応の原型といえるが、すべての酸化還元反応（酸化還元反応と呼ばれることもある）に酸素が関与しているわけではないことは確かである。 細胞レベルでは、他の多くの無機化合物も呼吸している。 酸素以外の生物学的電子受容体には、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、元素状硫黄、メタノールなどがある。 糖とアミノ酸以外の電子供与体としては、水素、窒素化合物（アンモニア、亜硝酸塩など）、硫化物、メタンなどがある。 化学栄養生物と従属栄養生物がアクセプター-ドナー変換を持続的に行うためには、生態学的なサイクルが必要である。 地質学的に短い期間であれば、生物は有限の物質で生きていくことができるが、長期的に生命を維持するためには、相補的なタイプの生物が関与するダイナミックな物質循環が必要である。 もし生命が他の惑星に存在するならば、必要な元素と液体の水が循環していなければならない。 そのような変換を探すことが、地球外生命体を発見するひとつの方法となる。

エネルギーに加えて、すべての生命体は炭素源を必要とする。 独立栄養生物（化学合成および光合成を行うバクテリア、藻類、植物）は、この必須元素を二酸化炭素から得ている。 従属栄養生物は、あらかじめ形成された有機化合物を炭素源として利用する。 光に頼らずにATPを生成するのは、メタン生成菌、アンモニア酸化菌、硫化物酸化菌、水素酸化菌などの化学栄養細菌であり、その他にも多くの種類がある。 実際、炭酸ガスを利用するために、互いに全く異なる少なくとも5つの代謝経路が進化してきた。 一つは、植物、藻類、シアノバクテリアが利用する前述の酸素発生経路であるカルビン・ベンソン暗反応である。 その他、ホスホエノールピルビン酸（PEP）経路、コハク酸経路、メタン生成経路など、よりわかりにくい経路がある。 これらはすべて、エネルギーに乏しい二酸化炭素を、エネルギーに富む炭素-水素化合物の代謝に取り込む必要がある。 地球上のすべての生命は、二酸化炭素またはその相当物から始まるこれらの独立栄養反応に依存している。 独立栄養代謝における炭素源として、炭酸イオン、重炭酸イオン、一酸化炭素などが相当する。 例によって、代謝のバリエーションと妙味に関して、バクテリアのレパートリーは、真核生物、すなわち植物や動物など核を持つ細胞からなる生物のそれよりも、はるかに多様である。 一般に、有核生物である真核生物は、光や鉱物からエネルギーを得る好光性自然栄養生物（すなわち藻類や植物）か、前成分の有機化合物（食物）からエネルギーと炭素を得る化学有機従属栄養生物（動物、菌類、およびほとんどの原生生物）のいずれかです

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