Однією з характерних особливостей живого організму є його нерозривний зв'язок з навколишнім середовищем. організм постійно
сприймає поживні речовини ззовні, видозмінює їх, перетворює в собі подібні, витягує з них енергію і виділяє відпрацьовані продукти. Сукупність хімічних реакцій, що забезпечують зв'язок живого з навколишнім середовищем, і становить обмін речовин.
Обмін речовин (або метаболізм) складається з двох процесів: асиміляції (або анаболізму) - синтезу характерних для організму сполук і дисиміляції (або катаболізму) - розпаду речовин і виведення продуктів цього розпаду з організму. Сукупність процесів асиміляції (синтезу) і дисиміляції (розпаду) становить основу життя. Хімічні реакції, що становлять ці процеси, пов'язані між собою і протікають в певній послідовності. Розрізняють загальний (зовнішній) обмін речовин, що враховує надходження в організм речовин і їх виділення, і проміжний обмін речовин, який охоплює перетворення цих речовин в організмі.
Першим етапом обміну речовин є перетворення надійшли речовин їжі в шлунково-кишковому тракті. Перетворення починається в ротовій порожнині, однак основні травні процеси протікають в тонкому кишечнику. Далі процеси проміжного обміну речовин відбувається всередині клітин, і поняття внутрішньоклітинного майже збігається з поняттям проміжного обміну.
Вивчення загального обміну речовин полягає у визначенні балансу надійшли і виділилися речовин і проводиться в основному в фізіологічних дослідженнях, в той час як біохімічні дослідження головним чином направлено на вивчення внутрішньоклітинних перетворень. Обмін речовин може бути вивчений як в цілісному організмі, так і поза організмом, т. Е. В окремих віддалених органах і тканинах.
У тісному взаємному зв'язку з обміном речовин в організмі знаходяться реакції перетворення енергії. Процеси катаболізму на деяких своїх етапах супроводжуються генеруванням енергії, що запасається у вигляді фосфатних зв'язків, зазвичай у формі АТФ. Ці процеси отримали назви екзергонічеськие. Анаболічні реакції, навпаки, утилізують енергію фосфатних зв'язків і називаються ендергонічеськие.
Енергія, укладена в молекулах їжі, виділяється в процесі їх перетворення в організмі у вигляді тепла. Значна частина цієї енергії запасається у вигляді макроергічних зв'язків у молекулі АТФ, інших нуклеозидтрифосфатів, ацілфосфатов, креатинфосфату і ін. Ці речовини можуть як запасати, так віддавати енергію.
Вивільнення енергії їжі в організмі можна умовно розбити на три етапи. Перший етап включає в себе процеси травлення і всмоктування їжі. На цьому етапі вивільняється дуже незначна кількість енергії. Другий етап складається з різних перетворень моноструктурних одиниць в клітинах і тканинах до речовин, що представляють основний енергетичний матеріал, наприклад, перетворення моносахаридів, глеціріна і жирних кислот до ацетил-КоА. На цьому етапі утворюється 1/3 від усієї кількості енергії. Основну частину енергії (майже 2/3) дає третій етап - це цикл Кребса (цикл ді-і трикарбонових кислот). представляє собою систему хімічних реакцій, в ході яких ацетил - КоА окислюється до СО2 і Н2О.