Energijos apykaita paprastai apibrėžiama kaip organizmo cheminių procesų visuma. Šie cheminiai procesai paprastai vyksta kaip sudėtingi medžiagų apykaitos būdai ląstelėje, paprastai skirstomi į katabolinius arba anabolinius. Žmonių tyrimas, kaip energija teka ir apdorojama kūne, vadinamas bioenergetika ir daugiausia susijęs su makromolekulių, tokių kaip riebalai, baltymai ir angliavandeniai, skaidymas, kad būtų galima naudoti energiją augimui, atsistatymui ir fiziniam aktyvumui.
Anaboliniai keliai naudoja cheminę energiją adenozino trifosfato (ATP) pavidalu ląstelių darbui palaikyti. Anabolinių takų pavyzdžiai yra makromolekulių kūrimas iš mažesnių komponentų, pvz., baltymų sintezė iš aminorūgščių, ir ATP naudojimas raumenų susitraukimui skatinti. Anaboliniams procesams skatinti ATP dovanoja vieną fosfato molekulę, išskirdamas sukauptą energiją. Kai veikiančios ląstelės ATP atsargos išsenka, katabolinis energijos metabolizmas turi sukurti daugiau, kad ląstelių darbas tęstųsi.
Kataboliniai keliai yra tie, kurie suskaido dideles molekules į jų sudedamąsias dalis, išskirdami energiją. Žmogaus kūnas gali sintetinti ir saugoti savo ATP per anaerobinę ir aerobinę energijos apykaitą. Anaerobinis metabolizmas vyksta nesant deguonies ir yra susijęs su trumpais, intensyviais energijos pliūpsniais. Aerobinė medžiagų apykaita – tai makromolekulių irimas, esant deguoniui, ir yra susijęs su mažesnio intensyvumo mankšta, taip pat su kasdieniu ląstelės darbu.
Anaerobinis energijos metabolizmas vyksta dviem formomis: ATP-kreatino fosfato sistema ir greita glikolize. ATP-kreatino fosfato sistema naudoja sukauptas kreatino fosfato molekules, kad regeneruotų ATP, kuri buvo išeikvota ir suskaidyta iki mažos energijos formos adenozino difosfato (ADP). Kreatino fosfatas dovanoja didelės energijos fosfato molekulę ADP, taip pakeičiant panaudotą ATP ir suteikdamas ląstelei energijos. Raumenų ląstelėse paprastai yra pakankamai laisvai plaukiojančio ATP ir kreatino fosfato, kad būtų galima palaikyti maždaug dešimt sekundžių intensyvaus aktyvumo, po kurio ląstelė turi pereiti prie greito glikolizės proceso.
Greita glikolizė sintetina ATP iš gliukozės kraujyje ir glikogeno raumenyse, o pieno rūgštis susidaro kaip šalutinis produktas. Ši energijos apykaitos forma yra susijusi su trumpais, intensyviais veiklos pliūpsniais &mash; pavyzdžiui, jėgos kėlimas ar sprintas – kai širdies ir kvėpavimo sistema neturi laiko tiekti pakankamai deguonies į darbo ląsteles. Greitai glikolizei progresuojant, pieno rūgštis kaupiasi raumenyse, sukeldama būklę, vadinamą pieno rūgšties acidoze arba, neoficialiai, raumenų nudegimu. Greita glikolizė gamina didžiąją dalį ATP, kuri sunaudojama nuo dešimties sekundžių iki dviejų minučių mankštos, po kurio laiko širdies ir kvėpavimo sistema turi galimybę tiekti deguonį į dirbančius raumenis ir prasideda aerobinė medžiagų apykaita.
Aerobinis metabolizmas vyksta vienu iš dviejų būdų – greita glikolize arba riebalų rūgščių oksidacija. Greita glikolizė, kaip ir lėta glikolizė, skaido gliukozę ir glikogeną, kad susidarytų ATP. Tačiau kadangi tai vyksta esant deguoniui, procesas yra visiška cheminė reakcija. Nors greitos gikolizės metu kiekviena metabolizuojama gliukozės molekulė pagamina dvi ATP molekules, lėta gikolizė gali pagaminti 38 ATP molekules iš to paties kuro kiekio. Kadangi reakcijos metu pieno rūgštis nesikaupia, greita glikolizė nesukelia raumenų nudegimų ar nuovargio.
Galiausiai lėčiausia ir efektyviausia energijos apykaitos forma yra riebalų rūgščių oksidacija. Tai yra procesas, naudojamas tokioms veikloms kaip virškinimas, ląstelių atstatymas ir augimas, taip pat ilgalaikė mankšta, tokia kaip maratono bėgimas ar plaukimas. Užuot naudoję gliukozę ar glikogeną kaip kurą, šis procesas sudegina organizme kaupiamas riebalų rūgštis ir gali pagaminti net 100 ATP molekulių viename riebalų rūgščių vienete. Nors tai labai efektyvus, daug energijos sunaudojantis procesas, jam reikia daug deguonies ir įvyksta tik po 30–45 minučių mažo intensyvumo veiklos.