Ο ενεργειακός μεταβολισμός ορίζεται γενικά ως το σύνολο των χημικών διεργασιών ενός οργανισμού. Αυτές οι χημικές διεργασίες τυπικά παίρνουν τη μορφή πολύπλοκων μεταβολικών οδών εντός του κυττάρου, που γενικά κατηγοριοποιούνται ως καταβολικές ή αναβολικές. Στους ανθρώπους, η μελέτη του τρόπου με τον οποίο η ενέργεια ρέει και επεξεργάζεται στο σώμα ονομάζεται βιοενεργειακή και ασχολείται κυρίως με το πώς διασπώνται μακρομόρια όπως τα λίπη, οι πρωτεΐνες και οι υδατάνθρακες για να παρέχουν χρησιμοποιήσιμη ενέργεια για ανάπτυξη, επισκευή και σωματική δραστηριότητα.
Οι αναβολικές οδοί χρησιμοποιούν χημική ενέργεια με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) για να τροφοδοτήσουν την κυτταρική εργασία. Η οικοδόμηση μακρομορίων από μικρότερα συστατικά, όπως η σύνθεση πρωτεϊνών από αμινοξέα, και η χρήση του ATP για την ενίσχυση της μυϊκής συστολής είναι παραδείγματα αναβολικών οδών. Για να τροφοδοτήσει τις αναβολικές διεργασίες, το ATP δωρίζει ένα μόνο μόριο φωσφορικού άλατος, απελευθερώνοντας την αποθηκευμένη ενέργεια στη διαδικασία. Μόλις εξαντληθεί η παροχή ATP σε ένα εργαζόμενο κύτταρο, πρέπει να δημιουργηθούν περισσότερα από τον μεταβολισμό της καταβολικής ενέργειας για να συνεχιστεί η κυτταρική εργασία.
Οι καταβολικές οδοί είναι αυτές που διασπούν μεγάλα μόρια στα συστατικά τους μέρη, απελευθερώνοντας ενέργεια στη διαδικασία. Το ανθρώπινο σώμα είναι σε θέση να συνθέσει και να αποθηκεύσει το δικό του ATP μέσω τόσο του αναερόβιου όσο και του αερόβιου ενεργειακού μεταβολισμού. Ο αναερόβιος μεταβολισμός λαμβάνει χώρα απουσία οξυγόνου και σχετίζεται με σύντομες, έντονες εκρήξεις ενέργειας. Ο αερόβιος μεταβολισμός είναι η διάσπαση των μακρομορίων παρουσία οξυγόνου, και σχετίζεται με άσκηση χαμηλότερης έντασης, καθώς και με την καθημερινή εργασία του κυττάρου.
Ο αναερόβιος μεταβολισμός της ενέργειας λαμβάνει χώρα σε δύο μορφές, το σύστημα ATP-φωσφορικής κρεατίνης και τη γρήγορη γλυκόλυση. Το σύστημα ATP-φωσφορικής κρεατίνης χρησιμοποιεί αποθηκευμένα μόρια φωσφορικής κρεατίνης για την αναγέννηση του ATP που έχει εξαντληθεί και αποικοδομηθεί στη χαμηλής ενέργειας μορφή του, τη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP). Η φωσφορική κρεατίνη δίνει ένα μόριο φωσφορικού άλατος υψηλής ενέργειας στο ADP, αντικαθιστώντας έτσι το εξαντλημένο ATP και ενεργοποιώντας εκ νέου το κύτταρο. Τα μυϊκά κύτταρα συνήθως περιέχουν αρκετή ελεύθερα επιπλέουσα ATP και φωσφορική κρεατίνη για να τροφοδοτήσουν περίπου δέκα δευτερόλεπτα έντονης δραστηριότητας, μετά την οποία το κύτταρο πρέπει να μεταβεί στη διαδικασία γρήγορης γλυκόλυσης.
Η γρήγορη γλυκόλυση συνθέτει το ATP από τη γλυκόζη στο αίμα και το γλυκογόνο στους μυς, με το γαλακτικό οξύ που παράγεται ως υποπροϊόν. Αυτή η μορφή ενεργειακού μεταβολισμού σχετίζεται με σύντομες, έντονες εκρήξεις δραστηριότητας &mash; όπως το power lifting ή το sprinting — όταν το καρδιοαναπνευστικό σύστημα δεν έχει χρόνο να παραδώσει επαρκές οξυγόνο στα εργαζόμενα κύτταρα. Καθώς η γλυκόλυση εξελίσσεται γρήγορα, το γαλακτικό οξύ συσσωρεύεται στους μυς, προκαλώντας μια κατάσταση γνωστή ως γαλακτική οξέωση ή, πιο άτυπα, μυϊκό κάψιμο. Η γρήγορη γλυκόλυση παράγει την πλειονότητα του ATP που χρησιμοποιείται από δέκα δευτερόλεπτα έως δύο λεπτά άσκησης, μετά από αυτό το διάστημα το καρδιοαναπνευστικό σύστημα είχε την ευκαιρία να παραδώσει οξυγόνο στους μύες που λειτουργούν και αρχίζει ο αερόβιος μεταβολισμός.
Ο αερόβιος μεταβολισμός λαμβάνει χώρα με έναν από τους δύο τρόπους, τη γρήγορη γλυκόλυση ή την οξείδωση των λιπαρών οξέων. Η γρήγορη γλυκόλυση, όπως και η αργή γλυκόλυση, διασπά τη γλυκόζη και το γλυκογόνο για να παράγει ATP. Εφόσον το κάνει παρουσία οξυγόνου, ωστόσο, η διαδικασία είναι μια πλήρης χημική αντίδραση. Ενώ η γρήγορη γλυκόλυση παράγει δύο μόρια ATP για κάθε μόριο γλυκόζης που μεταβολίζεται, η αργή γλυκόλυση μπορεί να παράγει 38 μόρια ATP από την ίδια ποσότητα καυσίμου. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει συσσώρευση γαλακτικού οξέος κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, η γρήγορη γλυκόλυση δεν έχει συσχετισμένη μυϊκή καύση ή κόπωση.
Τέλος, η πιο αργή και αποτελεσματική μορφή μεταβολισμού ενέργειας είναι η οξείδωση των λιπαρών οξέων. Αυτή είναι η διαδικασία που χρησιμοποιείται για να ενεργοποιήσει δραστηριότητες όπως η πέψη και η κυτταρική επισκευή και ανάπτυξη, καθώς και δραστηριότητες άσκησης μεγάλης διάρκειας, όπως το τρέξιμο στον μαραθώνιο ή το κολύμπι. Αντί να χρησιμοποιεί γλυκόζη ή γλυκογόνο ως καύσιμο, αυτή η διαδικασία καίει τα λιπαρά οξέα που είναι αποθηκευμένα στο σώμα και είναι ικανή να παράγει έως και 100 μόρια ATP ανά μονάδα λιπαρών οξέων. Αν και αυτή είναι μια διαδικασία υψηλής απόδοσης, υψηλής ενέργειας, απαιτεί μεγάλες ποσότητες οξυγόνου και εμφανίζεται μόνο μετά από 30 έως 45 λεπτά δραστηριότητας χαμηλής έντασης.