Τροφή είναι ο φυτικός και ζωικός ιστός καθώς και τα μικροβιακά κύτταρα που καταναλώνονται από τους οργανισμούς. Αυτές οι οργανικές δομές διασπώνται σε εύπεπτα μόρια που φιλοξενούν χημική ενέργεια στους δεσμούς τους. Η τροφική ενέργεια αναφέρεται στην πιθανή πηγή κυτταρικής ενέργειας που είναι διαθέσιμη στους χημικούς δεσμούς των τροφίμων.
Όλα τα έμβια όντα καταναλώνουν ενέργεια στη διαδικασία της ανάπτυξης και της αναπαραγωγής. Η πηγή όλης της ενέργειας που είναι διαθέσιμη για τη ζωή στη Γη είναι ο ήλιος, ένας θερμοπυρηνικός αντιδραστήρας που περιστρέφεται με ασφάλεια στο διάστημα. Μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης, τα φυτά μετατρέπουν την φωτεινή ενέργεια σε χημική ενέργεια, χρησιμοποιώντας μέρος αυτής της ενέργειας για τις δικές τους κυτταρικές ανάγκες. Άλλες μορφές ζωής, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, καταναλώνουν φυτά για να παράγουν πολύπλοκα βιολογικά συστήματα και με τη σειρά τους παρέχουν πρόσθετες πηγές χημικής ενέργειας στους ιστούς του σώματός τους σε άλλους οργανισμούς. Η ιεραρχία μεταξύ αυτών των διαφόρων οργανισμών ονομάζεται τροφική αλυσίδα ή τροφικός ιστός.
Το ενεργειακό περιεχόμενο των τροφίμων μπορεί να υπολογιστεί με την καύση του υλικού μέχρι να ολοκληρωθεί η κατανάλωσή του. Τα προϊόντα της αντίδρασης καύσης θα είναι διοξείδιο του άνθρακα, τέφρα, νερό και θερμότητα. Η θερμότητα που εκπέμπεται συλλαμβάνεται και μετράται πραγματοποιώντας την αντίδραση σε μια ψύκτρα, όπως ένα δοχείο καύσης με περίβλημα νερού που ονομάζεται θερμιδόμετρο. Αυτή η θερμότητα είναι η συνολική ενέργεια που είναι διαθέσιμη στο φαγητό και είναι η βάση της θερμίδας που χρησιμοποιείται συνήθως. Σημειώστε ότι οι θερμίδες που χρησιμοποιούνται στην επισήμανση των τροφίμων ισοδυναμούν με 1,000 θερμίδες (1 kcal ή 4.182 kilojoules) ενέργειας, όπως μετράται.
Στο πεπτικό σύστημα ενός οργανισμού, τα τρόφιμα μετατρέπονται σε χημικές ουσίες που μπορούν να απορροφηθούν στα κύτταρα άμεσα ή έμμεσα από ένα κυκλοφορούν σύστημα παροχής, όπως το αίμα. Οι άνθρωποι είναι ικανοί να αποκτούν υδατάνθρακες, μικρά λιπίδια και πρωτεΐνες ως πηγές διατροφής. Άλλοι παράγοντες που βοηθούν στην οικοδόμηση των ιστών απορροφώνται όχι για το ενεργειακό τους περιεχόμενο αλλά ως καταλύτες αντίδρασης, συμπαράγοντες ή ενώσεις που το σώμα δεν μπορεί να παράγει, όπως τα απαραίτητα αμινοξέα.
Μέσα στο κύτταρο, η περιεκτικότητα σε άνθρακα των μορίων τροφής οξειδώνεται σε διοξείδιο του άνθρακα ή άλλα μόρια που περιέχουν οξυγόνο. Η απελευθέρωση ενέργειας από τη μετατροπή συλλαμβάνεται από μια αλυσίδα μορίων μεταφοράς ηλεκτρονίων, συμπεριλαμβανομένης της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP). Τα μόρια επιτρέπουν αντιδράσεις που δημιουργούν δομές που γίνονται θερμοδυναμικά δυνατές μειώνοντας τις ενέργειες ενεργοποίησης.
Η ενέργεια των τροφίμων είναι η πηγή ενέργειας για την τρέχουσα χρήση και η βάση της οικοδόμησης ιστών. Κάποια ενέργεια τροφής υπερβαίνει τις ανάγκες του οργανισμού και αποθηκεύεται σε διάφορα μόρια για μελλοντική χρήση. Η διαδικασία μετατροπής της ενέργειας της τροφής σε τρέχουσες κυτταρικές δραστηριότητες ή σε κυτταρική ανάπτυξη ονομάζεται μεταβολισμός. Διαφορετικοί οργανισμοί ακόμη και του ίδιου είδους εκτελούν αυτό το έργο σε μακροοικονομικό επίπεδο, με ποικίλες αποδόσεις. Όταν όσοι κάνουν δίαιτα λένε ότι προσέχουν τις θερμίδες τους, εννοούν ότι προσπαθούν να ελέγξουν την πρόσληψη ενέργειας τροφής, προκειμένου να αποφύγουν την προσθήκη επιπλέον χωρητικότητας αποθήκευσης για τα υπερβολικά μόρια που αποθηκεύουν ενέργεια.