Metabolismul energetic este definit în general ca totalitatea proceselor chimice ale unui organism. Aceste procese chimice iau de obicei forma unor căi metabolice complexe în interiorul celulei, clasificate în general ca fiind fie catabolice, fie anabolice. La oameni, studiul modului în care energia curge și este procesată în organism este denumit bioenergetică și se preocupă în principal de modul în care macromoleculele precum grăsimile, proteinele și carbohidrații se descompun pentru a furniza energie utilizabilă pentru creștere, reparare și activitate fizică.
Căile anabolice folosesc energia chimică sub formă de adenozin trifosfat (ATP) pentru a alimenta activitatea celulară. Construirea de macromolecule din componente mai mici, cum ar fi sinteza proteinelor din aminoacizi și utilizarea ATP pentru a stimula contracția musculară sunt exemple de căi anabolice. Pentru a alimenta procesele anabolice, ATP donează o singură moleculă de fosfat, eliberând energia stocată în acest proces. Odată ce cantitatea de ATP a unei celule care lucrează este epuizată, mai mult trebuie să fie generat de metabolismul energetic catabolic pentru ca activitatea celulară să continue.
Căile catabolice sunt cele care descompun moleculele mari în părțile lor constitutive, eliberând energie în acest proces. Corpul uman este capabil să sintetizeze și să stocheze propriul său ATP prin metabolismul energetic atât anaerob, cât și aerob. Metabolismul anaerob are loc în absența oxigenului și este asociat cu explozii scurte și intense de energie. Metabolismul aerob este descompunerea macromoleculelor în prezența oxigenului și este asociat cu exerciții de intensitate mai mică, precum și cu munca zilnică a celulei.
Metabolismul energetic anaerob are două forme, sistemul ATP-creatină fosfat și glicoliză rapidă. Sistemul ATP-creatină fosfat utilizează molecule de creatină fosfat stocate pentru a regenera ATP care a fost epuizat și degradat la forma sa cu energie scăzută, adenozin difosfat (ADP). Creatina fosfat donează o moleculă de fosfat cu energie înaltă ADP-ului, înlocuind astfel ATP-ul uzat și reenergizând celula. Celulele musculare conțin de obicei suficient ATP care plutește liber și creatină fosfat pentru a alimenta aproximativ zece secunde de activitate intensă, după care celula trebuie să treacă la procesul rapid de glicoliză.
Glicoliza rapidă sintetizează ATP din glucoză din sânge și glicogen din mușchi, acid lactic produs ca produs secundar. Această formă de metabolism energetic este asociată cu explozii scurte și intense de activitate &mash; precum power lifting sau sprinting — atunci când sistemul cardio-respirator nu are timp să furnizeze oxigen adecvat celulelor de lucru. Pe măsură ce glicoliza progresează rapid, acidul lactic se acumulează pe mușchi, provocând o afecțiune cunoscută sub numele de acidoză lactică sau, mai informal, arsură musculară. Glicoliza rapidă produce cea mai mare parte a ATP care este utilizat de la zece secunde la două minute de efort, timp după care sistemul cardio-respirator a avut ocazia să livreze oxigen mușchilor care lucrează și începe metabolismul aerob.
Metabolismul aerob are loc într-una din două moduri, glicoliză rapidă sau oxidarea acizilor grași. Glicoliza rapidă, ca și glicoliza lentă, descompune glucoza și glicogenul pentru a produce ATP. Din moment ce face acest lucru în prezența oxigenului, procesul este o reacție chimică completă. În timp ce gicoliza rapidă produce două molecule de ATP pentru fiecare moleculă de glucoză metabolizată, gicoliza lentă este capabilă să producă 38 de molecule de ATP din aceeași cantitate de combustibil. Deoarece nu există acumulare de acid lactic în timpul reacției, glicoliza rapidă nu are asociate arsuri musculare sau oboseală.
În cele din urmă, cea mai lentă și mai eficientă formă de metabolism energetic este oxidarea acizilor grași. Acesta este procesul folosit pentru a alimenta activități precum digestia și repararea și creșterea celulară, precum și activitățile de exerciții de lungă durată, cum ar fi alergarea la maraton sau înotul. În loc să folosească glucoza sau glicogenul ca combustibil, acest proces arde acizii grași care sunt stocați în organism și este capabil să producă până la 100 de molecule de ATP per unitate de acizi grași. Deși acesta este un proces extrem de eficient, cu energie ridicată, necesită cantități mari de oxigen și are loc numai după 30 până la 45 de minute de activitate de intensitate scăzută.