Обмен веществ и энергии – это совокупность физических, химических и физиологических процессов усвоения питательных веществ в организме с высвобождением энергии. В обмене веществ (метаболизме)выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса – анаболизм и катаболизм. Анаболизм – это совокупность процессов биосинтеза органических соединений, компонентов клеток, органов и тканей из поглощенных питательных веществ. Катаболизм – это процессы расщепления сложных компонентов до простых веществ, обеспечивающих энергетические и пластические потребности организма. Жизнедеятельность организма обеспечивается энергией за счет анаэробного и аэробного катаболизма поступающих с пищей белков, жиров и углеводов.
Основным обменом называется количество энергии, которое тратит организм при полном мышечном покое, через 12–14 часов после приема пищи и при окружающей температуре 20–22° С. Основной обмен поддерживает жизнь организма на самом низком уровне деятельности нервной системы, сердца, дыхательного аппарата, пищеварения, желез внутренней секреции, выделительных процессов, покоя скелетных мышц. Даже в условиях полного покоя в клетках и тканях не прекращается обмен веществ - основа жизни организма. Показателем основного обмена является теплопроизводство в ккал в 1 ч на 1 кг веса тела и равен 1 ккал.
Ведущая роль в обмене веществ принадлежит функциональному состоянию нервной системы, регулированию ею уровня обмена веществ в органах и тканях, поддерживающему относительное постоянство состава белков, химического состава крови, температуры и т. д. относительно независимо от изменений внешней среды, при разных условиях жизни. Существенно влияет на основной обмен также деятельность желез внутренней секреции. Например, основной обмен увеличивается при повышении функции щитовидной железы и, наоборот, уменьшается при понижении функций щитовидной железы и гипофиза. При повышении температуры тела на ГС основной обмен в среднем увеличивается на 10%. В холодном климате основной обмен возрастает, а в жарком снижается на 10 — 20%. Во время сна в результате расслабления скелетных мышц он уменьшается до 13%. При голодании основной обмен снижается. С 20 до 40 лет основной обмен поддерживается примерно на одинаковом уровне, а затем постепенно падает: у мужчин до 7%, а у женщин до 17%.
Общий обмен веществ - происходит в обычных условиях жизни. Он значительно выше основного обмена и зависит главным образом от деятельности скелетных мышц, а также увеличения деятельности внутренних органов. Килокалории, расходуемые при этом сверх основного обмена, называются моторными калориями. Чем интенсивнее мышечная деятельность, тем больше моторных калорий и тем выше общий обмен веществ. Так, если суточный основной обмен у человека весом 70 кг составляет в среднем 1680 ккал (7056 кдж), то при небольшом физическом труде он равняется 2200—2800 ккал (9240—11760 кдж), механизированном труде — 2800—3600 ккал (11760—15120 кдж), тяжелом физическом труде — 3600— 4500 ккал (15120—18900 кдж), а при очень тяжелом физическом труде 4500—7200 ккал (18900—31240 кдж). Средний суточный расход энергии у студентов-физкультурников — 4000 ккал (16800 кдж). Расход энергии в ккал на 1 кг веса тела во время сна — 0,93; лежания без сна—1,1; чтения вслух—1,5; печатания на машинке — 2; домашней работы—1,8—3,0; ходьбы по ровной дороге со скоростью 4,2 км в час — 3,2; спокойного бега по ровной дороге — 6,0; скоростного бега на 100 ж — 45,0; ходьбы на лыжах со скоростью 12 км в час—12,0; гребли — 2,5—6,0; езды на велосипеде— 3,5—9,0.
При умственном труде общий обмен веществ увеличивается незначительно — на 2—3%, а если умственный труд сопровождается мышечной деятельностью — на 10—20%.
Значительное увеличение обмена веществ происходит также при переваривании пищи, что обозначается как ее специфически-динамическое действие. Так как для переваривания белков требуется особенно большая затрата энергии, то специфически-динамическое действие белков особенно велико. В среднем после еды белковой пищи основной обмен увеличивается на 30% - 37%, а после еды жиров и углеводов в среднем на 4% - 6%.