Обмін речовин і енергії лежить в основі всіх проявів життєдіяльності і являє собою сукупність процесів перетворення речовин і енергії в живому організмі і обмін речовинами і енергією між організмом і навколишнім середовищем.
Для підтримки життєдіяльності впроцесі обміну речовин і енергії забезпечуються пластичні та енергетичні потреби організму. Пластичні потреби задовольняються за рахунок речовин, що використовуються для побудови біологічних структур, а енергетичні - шляхом перетворення хімічної енергії надходять в організм поживних речовин в енергію макроергічних (АТФ та інші молекули) і відновлених (НАДФ • Н - нікотин-амід-аденіндінуклеотідфосфат) з'єднань. Їх енергія використовуєтьсяорганізмом для синтезу білків, нуклеїнових кислот, ліпідів, а також компонентів клітинних мембран і органел клітини, для виконання діяльності клітин, пов'язаної з використанням хімічної, електричної і механічної енергії.
Обмін речовин і енергії (метаболізм) в організмі людини - сукупність взаємопов'язаних, але різноспрямованих процесів: анаболізму (асиміляції) і катаболізму (дисиміляції).
Анаболізм - Це сукупність процесів біосинтезу органічних речовин, компонентів клітини і інших структур органів і тканин. Анаболізм забезпечує зростання, розвиток, оновлення біологічних структур, а також безперервний ресинтез макроергічних сполук та їх накопичення.
Катаболізм - Це сукупність процесів розщеплення складних молекул, компонентів клітин, органів і тканин до простих речовин (з використанням частини з них в якості попередників біосинтезу) і до кінцевих продуктів метаболізму (з утворенням макроергічних і відновлених сполук).
Взаємозв'язок процесів катаболізму і анаболізму грунтується на єдності біохімічних перетворень, що забезпечують енергією всі процеси життєдіяльності та постійне оновлення тканин організму. Сполучення анаболічних і катаболічних процесів в організмі можуть здійснювати різні речовини, але головну роль в цьому сполученні грають АТФ, НАДФ • Н. На відміну від інших посередників метаболічних перетворень АТФ циклічно рефосфорилюється, а НАДФ • Н - відновлюється, що забезпечує безперервність процесів катаболізму і анаболізму.
Забезпечення енергією процесів життєдіяльності здійснюється за рахунок анаеробного (бескислородного) і аеробного (з використанням кисню) катаболізму надходять в організм з їжею білків, жирів і вуглеводів. В ході анаеробного розщеплення глюкози (гліколізу) або її резервного субстрату глікогену (глікогенолізу) перетворення 1 моля глюкози в 2 моля лактату приводить до утворення 2 молей АТФ. Лактат - проміжний продукт обміну. У хімічних зв'язках його молекули акумульовано значну кількість енергії. Енергії, що утворюється в ході анаеробного обміну, недостатньо для здійснення процесів життєдіяльності тваринних організмів. За рахунок анаеробного гліколізу можуть задовольнятися лише відносно короткочасні енергетичні потреби клітини.
В організмі тварин і людини в процесі аеробного обміну органічні речовини, в тому числі продукти анаеробного обміну, окислюються до кінцевих продуктів - С02 і Н20. Загальна кількість молекул АТФ, що утворюються при окисленні 1 моля глюкози до С02 і Н20 становить 255 моля. При окисленні молекули жирів утворюється більша кількість молей АТФ, ніж при окисленні молекули вуглеводів. Так, при окисленні 1 моля пальмітинової кислоти утворюється 918 моля АТФ. Кількість молей АТФ, що утворюються при повному окисленні амінокислот і вуглеводів, приблизно однаково. АТФ відіграє в організмі роль внутрішньої «енергетичної валюти» і акумулятора хімічної енергії клітин.
Основним джерелом енергії відновлення для реакції біосинтезу жирних кислот, холестерину, амінокислот, стероїдних гормонів, попередників синтезу нуклеотидів і нуклеїнових кислот є НАДФ • Н. Освіта цієї речовини здійснюється в цитоплазмі клітини в процесі фосфоглюконатного шляху катаболізму глюкози. При такому розщепленні з 1 моля глюкози утворюється 12 молей НАДФ • Н.
Процеси анаболізму і катаболізму знаходяться в організмі в стані динамічної рівноваги або тимчасового превалювання одного з них. Переважання анаболічних процесів над катаболическими призводить до зростання, накопичення маси тканин, а катаболических - до часткового руйнування тканинних структур, виділення енергії. Стан рівноважного або нерівноважного співвідношення анаболізму і катаболізму залежить від віку. У дитячому віці переважають процеси анаболізму, а в старечому - катаболізму. У дорослих людей ці процеси знаходяться в рівновазі. Їх співвідношення залежить також від стану здоров'я, виконуваної людиною фізичної або психоемоційної діяльності.