Enerģijas metabolismu parasti definē kā organisma ķīmisko procesu kopumu. Šie ķīmiskie procesi parasti notiek sarežģītu vielmaiņas ceļu veidā šūnā, ko parasti klasificē kā kataboliskus vai anaboliskus. Cilvēkiem pētījumi par to, kā enerģija plūst un tiek apstrādāti organismā, tiek saukti par bioenerģētiku, un tie galvenokārt attiecas uz to, kā makromolekulas, piemēram, tauki, olbaltumvielas un ogļhidrāti, sadalās, lai nodrošinātu izmantojamu enerģiju augšanai, atjaunošanai un fiziskajām aktivitātēm.
Anaboliskie ceļi izmanto ķīmisko enerģiju adenozīna trifosfāta (ATP) veidā, lai darbinātu šūnu darbību. Anabolisko ceļu piemēri ir makromolekulu veidošana no mazākiem komponentiem, piemēram, proteīnu sintēze no aminoskābēm un ATP izmantošana muskuļu kontrakciju pastiprināšanai. Lai veicinātu anaboliskos procesus, ATP ziedo vienu fosfāta molekulu, šajā procesā atbrīvojot uzkrāto enerģiju. Kad strādājošās šūnas ATP krājums ir izsmelts, kataboliskajam enerģijas metabolismam ir jārada vairāk, lai šūnu darbs turpinātos.
Kataboliskie ceļi ir tie, kas sadala lielas molekulas to sastāvdaļās, šajā procesā atbrīvojot enerģiju. Cilvēka ķermenis spēj sintezēt un uzglabāt savu ATP, izmantojot gan anaerobo, gan aerobo enerģijas metabolismu. Anaerobā vielmaiņa notiek bez skābekļa, un tas ir saistīts ar īsiem, intensīviem enerģijas uzliesmojumiem. Aerobā vielmaiņa ir makromolekulu sadalīšanās skābekļa klātbūtnē, un tā ir saistīta ar mazākas intensitātes vingrinājumiem, kā arī ar šūnas ikdienas darbu.
Anaerobā enerģijas metabolisms notiek divos veidos: ATP-kreatīna fosfāta sistēmā un ātrā glikolīzē. ATP-kreatīna fosfāta sistēma izmanto uzkrātās kreatīna fosfāta molekulas, lai atjaunotu ATP, kas ir noplicināts un sadalīts tā zemas enerģijas formā, adenozīna difosfātā (ADP). Kreatīna fosfāts ziedo augstas enerģijas fosfāta molekulu ADP, tādējādi aizstājot izlietoto ATP un atjaunojot šūnu enerģiju. Muskuļu šūnas parasti satur pietiekami daudz brīvi peldoša ATP un kreatīna fosfāta, lai nodrošinātu aptuveni desmit sekundes intensīvas aktivitātes, pēc kuras šūnai jāpārslēdzas uz ātro glikolīzes procesu.
Ātrā glikolīze sintezē ATP no glikozes asinīs un glikogēna muskuļos, kā blakusproduktu iegūstot pienskābi. Šis enerģijas metabolisma veids ir saistīts ar īsiem, intensīviem aktivitātes uzliesmojumiem &mash; piemēram, spēka pacelšana vai sprints — kad sirds un elpošanas sistēmai nav laika nodrošināt pietiekamu skābekļa daudzumu darba šūnām. Ātrai glikolīzei progresējot, pienskābe uzkrājas muskuļos, izraisot stāvokli, kas pazīstams kā laktacidoze vai, neformālāk, muskuļu apdegums. Ātrā glikolīze ražo lielāko daļu ATP, kas tiek izmantots no desmit sekundēm līdz divām slodzes minūtēm, pēc kuras sirds un elpošanas sistēmai ir bijusi iespēja piegādāt skābekli strādājošajiem muskuļiem un sākas aerobā vielmaiņa.
Aerobā vielmaiņa notiek vienā no diviem veidiem, ātrā glikolīzē vai taukskābju oksidācijā. Ātra glikolīze, tāpat kā lēna glikolīze, sadala glikozi un glikogēnu, veidojot ATP. Tomēr, tā kā tas notiek skābekļa klātbūtnē, process ir pilnīga ķīmiska reakcija. Kamēr ātra gikolīze rada divas ATP molekulas uz katru metabolizēto glikozes molekulu, lēnā gikolīze spēj ražot 38 ATP molekulas no tāda paša daudzuma degvielas. Tā kā reakcijas laikā nenotiek pienskābes uzkrāšanās, ātra glikolīze neizraisa muskuļu apdegumus vai nogurumu.
Visbeidzot, vislēnākais un efektīvākais enerģijas metabolisma veids ir taukskābju oksidēšana. Šis ir process, ko izmanto, lai stimulētu tādas aktivitātes kā gremošana un šūnu atjaunošana un augšana, kā arī ilgstošas vingrināšanas aktivitātes, piemēram, maratona skriešana vai peldēšana. Tā vietā, lai kā degvielu izmantotu glikozi vai glikogēnu, šis process sadedzina organismā uzkrātās taukskābes un spēj saražot pat 100 ATP molekulas uz vienu taukskābju vienību. Lai gan tas ir ļoti efektīvs, augstas enerģijas process, tas prasa lielu skābekļa daudzumu un notiek tikai pēc 30 līdz 45 minūtēm zemas intensitātes aktivitātes.