Le métabolisme est la somme de toutes les réactions cataboliques (de dégradation) et anaboliques (de synthèse) dans le corps. Le taux métabolique mesure la quantité d'énergie utilisée pour maintenir la vie. Un organisme doit ingérer une quantité suffisante de nourriture pour maintenir son taux métabolique s'il veut rester en vie très longtemps.

Les réactions cataboliques décomposent les molécules plus grandes, telles que les glucides, les lipides et les protéines provenant des aliments ingérés, en leurs plus petites parties constitutives. Elles incluent également la dégradation de l'ATP, qui libère l'énergie nécessaire aux processus métaboliques dans toutes les cellules du corps.

Les réactions anaboliques, ou réactions biosynthétiques, synthétisent des molécules plus grandes à partir de plus petites parties constitutives, en utilisant l'ATP comme source d'énergie pour ces réactions. Les réactions anaboliques construisent les os, la masse musculaire, ainsi que de nouvelles protéines, graisses et acides nucléiques. Les réactions d'oxydoréduction transfèrent des électrons entre les molécules en oxydant une molécule et en réduisant une autre, et en collectant l'énergie libérée pour convertir le P_i et l'ADP en ATP. Les erreurs de métabolisme altèrent le traitement des glucides, des lipides, des protéines et des acides nucléiques, et peuvent entraîner un certain nombre d'états pathologiques.

Les enzymes métaboliques catalysent les réactions cataboliques qui décomposent les glucides contenus dans les aliments. L'énergie libérée est utilisée pour alimenter les cellules et les systèmes qui composent votre corps. L'énergie excédentaire ou non utilisée est stockée sous forme de graisse ou de glycogène pour une utilisation ultérieure. Le métabolisme des glucides commence dans la bouche, où l'enzyme amylase salivaire commence à décomposer les sucres complexes en monosaccharides. Ceux-ci peuvent ensuite être transportés à travers la membrane intestinale dans la circulation sanguine, puis vers les tissus corporels. Dans les cellules, le glucose, un sucre à six carbones, est traité par une séquence de réactions en sucres plus petits, et l'énergie stockée à l'intérieur de la molécule est libérée. La première étape du catabolisme des glucides est la glycolyse, qui produit du pyruvate, du NADH et de l'ATP. Dans des conditions anaérobies, le pyruvate peut être converti en lactate pour maintenir la glycolyse en fonctionnement. Dans des conditions aérobies, le pyruvate entre dans le cycle de Krebs, également appelé cycle de l'acide citrique ou cycle des acides tricarboxyliques. En plus de l'ATP, le cycle de Krebs produit des molécules de FADH₂ et de NADH à haute énergie, qui fournissent des électrons au processus de phosphorylation oxydative qui génère davantage de molécules d'ATP à haute énergie. Pour chaque molécule de glucose traitée lors de la glycolyse, un total net de 36 ATP peut être créé par la respiration aérobie.

Dans des conditions anaérobies, la production d'ATP est limitée à celle générée par la glycolyse. Alors qu'un total de quatre ATP sont produits par la glycolyse, deux sont nécessaires pour démarrer la glycolyse, il y a donc un rendement net de deux molécules d'ATP.

Dans des conditions de faible teneur en glucose, telles que le jeûne, la famine ou les régimes pauvres en glucides, le glucose peut être synthétisé à partir de lactate, de pyruvate, de glycérol, d'alanine ou de glutamate. Ce processus, appelé néoglucogenèse, est presque l'inverse de la glycolyse et sert à créer des molécules de glucose pour les organes glucodépendants, tels que le cerveau, lorsque les niveaux de glucose tombent en dessous de la normale.

Les lipides sont disponibles pour le corps à partir de trois sources. Ils peuvent être ingérés dans l'alimentation, stockés dans le tissu adipeux du corps ou synthétisés dans le foie. Les graisses ingérées dans l'alimentation sont digérées dans l'intestin grêle. Les triglycérides sont décomposés en monoglycérides et en acides gras libres, puis importés à travers la muqueuse intestinale. Une fois traversés, les triglycérides sont resynthétisés et transportés vers le foie ou le tissu adipeux. Les acides gras sont oxydés par β-oxydation en molécules d'acétyl-CoA à deux carbones, qui peuvent ensuite entrer dans le cycle de Krebs pour générer de l'ATP. Si un excès d'acétyl-CoA est créé et surcharge la capacité du cycle de Krebs, l'acétyl-CoA peut être utilisé pour synthétiser des corps cétoniques. Lorsque le glucose est limité, les corps cétoniques peuvent être oxydés et utilisés comme carburant. L'excès d'acétyl-CoA généré par un excès de glucose ou l'ingestion de glucides peut être utilisé pour la synthèse d'acides gras ou la lipogenèse. L'acétyl-CoA est utilisé pour créer des lipides, des triglycérides, des hormones stéroïdes, du cholestérol et des sels biliaires. La lipolyse est la dégradation des triglycérides en glycérol et en acides gras, ce qui les rend plus faciles à traiter par le corps.

La digestion des protéines commence dans l'estomac, où le HCl et la pepsine entament le processus de dégradation des protéines en leurs acides aminés constitutifs. Lorsque le chyme entre dans l'intestin grêle, il se mélange au bicarbonate et aux enzymes digestives. Le bicarbonate neutralise le HCl acide, et les enzymes digestives décomposent les protéines en peptides plus petits et en acides aminés. Les hormones digestives sécrétine et CCK sont libérées par l'intestin grêle pour faciliter les processus digestifs, et des proenzymes digestives sont libérées par le pancréas (trypsinogène et chymotrypsinogène). L'entérokinase, une enzyme située dans la paroi de l'intestin grêle, active la trypsine, qui à son tour active la chymotrypsine. Ces enzymes libèrent les acides aminés individuels qui sont ensuite transportés via des transporteurs sodium-acides aminés à travers la paroi intestinale dans la cellule. Les acides aminés sont ensuite transportés dans la circulation sanguine pour être dispersés vers le foie et les cellules du corps afin d'être utilisés pour créer de nouvelles protéines. En cas d'excès, les acides aminés sont traités et stockés sous forme de glucose ou de cétones. Les déchets azotés libérés au cours de ce processus sont convertis en urée dans le cycle de l'urée et éliminés dans l'urine. En période de famine, les acides aminés peuvent être utilisés comme source d'énergie et traités via le cycle de Krebs.

Il existe trois principaux états métaboliques du corps : l'état d'absorption, l'état post-absorptif (de jeûne) et la famine. Au cours d'une journée donnée, votre métabolisme alterne entre les états d'absorption et post-absorptif. Les états de famine surviennent très rarement chez les individus généralement bien nourris. Lorsque le corps est nourri, le glucose, les graisses et les protéines sont absorbés à travers la membrane intestinale et entrent dans la circulation sanguine et le système lymphatique pour être immédiatement utilisés comme carburant. Tout excès est stocké pour les étapes de jeûne ultérieures. À mesure que les niveaux de glucose sanguin augmentent, le pancréas libère de l'insuline pour stimuler l'absorption du glucose par les hépatocytes du foie, les cellules/fibres musculaires et les adipocytes, et pour favoriser sa conversion en glycogène. Lorsque l'état post-absorptif commence, les niveaux de glucose diminuent, et il y a une baisse correspondante des niveaux d'insuline. La baisse des niveaux de glucose déclenche la libération de glucagon par le pancréas pour désactiver la synthèse du glycogène dans le foie et stimuler sa dégradation en glucose. Le glucose est libéré dans la circulation sanguine pour servir de source de carburant aux cellules du corps entier. Si les réserves de glycogène sont épuisées pendant le jeûne, des sources alternatives, y compris les acides gras et les protéines, peuvent être métabolisées et utilisées comme carburant. Lorsque le corps entre de nouveau en état d'absorption après le jeûne, les graisses et les protéines sont digérées et utilisées pour reconstituer les réserves de graisses et de protéines, tandis que le glucose est traité et utilisé d'abord pour reconstituer les réserves de glycogène dans les tissus périphériques, puis dans le foie. Si le jeûne n'est pas rompu et que la famine commence à s'installer, pendant les premiers jours, le glucose produit par la néoglucogenèse est toujours utilisé par le cerveau et les organes. Après quelques jours, cependant, des corps cétoniques sont créés à partir des graisses et servent de source de carburant préférentielle pour le cœur et d'autres organes, de sorte que le cerveau puisse toujours utiliser le glucose. Une fois ces réserves épuisées, les protéines seront catabolisées d'abord à partir des organes à renouvellement rapide, tels que la muqueuse intestinale. Le muscle sera épargné pour éviter l'atrophie du tissu musculaire ; cependant, ces protéines seront utilisées si des réserves alternatives ne sont pas disponibles.

Une partie de l'énergie provenant des aliments ingérés est utilisée pour maintenir la température centrale du corps. La majeure partie de l'énergie dérivée des aliments est libérée sous forme de chaleur. La température centrale est maintenue autour de 36,5–37,5 °C (97,7–99,5 °F). Ceci est étroitement régulé par l'hypothalamus dans le cerveau, qui détecte les changements de la température centrale et fonctionne comme un thermostat pour augmenter la transpiration ou les frissons, ou induire d'autres mécanismes pour ramener la température à sa plage normale. Le corps peut également gagner ou perdre de la chaleur par des mécanismes d'échange thermique. La conduction transfère la chaleur d'un objet à un autre par contact physique. La convection transfère la chaleur à l'air ou à l'eau. Le rayonnement transfère la chaleur via le rayonnement infrarouge. L'évaporation transfère la chaleur lorsque l'eau passe de l'état liquide à l'état gazeux.

La nutrition et le régime alimentaire affectent votre métabolisme. Plus d'énergie est nécessaire pour décomposer les graisses et les protéines que les glucides ; cependant, toutes les calories excédentaires ingérées seront stockées sous forme de graisse dans le corps. En moyenne, une personne a besoin de 1500 à 2000 calories pour une activité quotidienne normale, bien que l'exercice régulier augmentera ce montant. Si vous en ingérez plus, le reste est stocké pour une utilisation ultérieure. Inversement, si vous en ingérez moins, les réserves d'énergie de votre corps seront épuisées. La quantité et la qualité des aliments que vous mangez affectent votre métabolisme et peuvent affecter votre santé globale. Manger trop ou trop peu peut entraîner de graves problèmes de santé, notamment des maladies cardiovasculaires, le cancer et le diabète.

Les vitamines et les minéraux sont des éléments essentiels de l'alimentation. Ils sont nécessaires au bon fonctionnement des voies métaboliques dans le corps. Les vitamines ne sont pas stockées dans le corps, elles doivent donc être obtenues par l'alimentation ou synthétisées à partir de précurseurs disponibles dans l'alimentation. Les minéraux sont également obtenus par l'alimentation, mais ils sont aussi stockés, principalement dans les tissus squelettiques.