Под обменом веществ и энергии понимают совокупность процессов превращения веществ и энергии, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность, а также обмен веществами и энергии между организмом и окружающей средой. В ходе обмена веществ и энергии реализуются следующие жизненно важные функции организма:
■ извлечение энергии, заключенной в химических связях углеводов, жиров и белков, поступающих в организм человека из окружающей среды, и преобразование ее в энергию высокоэргических соединений (прежде всего - молекул АТФ) для обеспечения энергией всех видов функций клетки;
■ образование из поступивших в организм с пищей веществ, промежуточных соединений, необходимых для синтеза компонентов собственных клеток организма человека, продукции ими различных биомолекул (например, белков плазмы крови клетками печени);
■ синтез из этих промежуточных соединений клеточных компонентов (нуклеиновых кислот, молекул ферментов и структурных белков, фосфолипидов, углеводов и др.) в ходе непрерывно протекающего в организме обновления клеток, вызванного столь же непрерывным разрушением (катаболизмом) всех клеточных структур и продуцированных ими биомолекул - белков плазмы крови, внеклеточного матрикса и т. д.; частичное использование продуктов расщепления собственных биомолекул (аминокислот, нуклеозидов и др.) в процессах ресинтеза новых молекул;
■ образование и выведение из организма конечных продуктов метаболизма (например, конечных продуктов азотистого обмена - креатина, креатинина, мочевины) и тепловой энергии, в которую переходит энергия макроэргов после выполнения всех видов функций клетки.
Таким образом, обмен веществ в организме характеризуется двумя непрерывно и взаимосвязанно протекающими процессами: анаболизма, т. е. химических процессов в живом организме, направленных на образование и обновление структур клеток и тканей в ходе синтеза сложных молекул (нуклеиновых кислот, белков) из более простых (нуклеозидов, аминокислот), и катаболизма - ферментативного расщепления сложных органических молекул с высвобождением заключенной в их химических связях энергии и аккумуляции ее в богатых энергией фосфатных связях АТФ, образования конечных продуктов метаболизма - H2O, CO2, молочной кислоты и т. д.