У цілісному організмі постійно існує необхідність узгодження загальних метаболічних потреб з потребами клітини органу, тканини. Таке узгодження досягається за допомогою розподілу між органами і тканинами речовин, що надходять з навколишнього середовища і синтезованих всередині організму. Обмін речовин, що протікає всередині організму, не пов'язаний безпосередньо з навколишнім середовищем. Живильні речовини, перш ніж вони зможуть вступити в обмінні процеси, повинні бути отримані з їжі в шлунково-кишковому тракті в молекулярній формі. Кисень, необхідний для біологічного окислення, повинен бути отриманий з повітря в легенях, доставлений в кров, пов'язаний з гемоглобіном і перенесено кров'ю до тканин. Скелетні м'язи, будучи в організмі одним з потужних споживачів енергії, також обслуговують обмін речовин і енергії,забезпечуючи пошук, прийом і обробку їжі. Безпосереднє відношення до обміну речовин і енергії має видільна система.
Роль центру в регуляції обміну речовин та енергії грають ядра гіпоталамуса. Вони мають безпосереднє відношення до генерації почуття голоду і насичення, теплообміну, осморегуляції. В гіпоталамусі є полісенсорні нейрони, що реагують на зміни концентрації глюкози, водневих іонів, температури тіла, осмотичного тиску, тобто найважливіших гомеостатичних констант внутр. середовища організму. У ядрах гіпоталамуса здійснюється аналіз стану внутрішнього середовища і формуються управляючі сигнали, які за допомогою еферентних систем пристосовують хід метаболізму до потреб організму.
Як ланок еферентної системи регуляції обміну використовуються симпатичний і парасимпатичний відділи вегетативної нервової системи. Під керуючим впливом гіпоталамуса знаходиться еферентна система регуляції обміну речовин і енергії – ендокринна система. Гормони гіпоталамуса, гіпофіза та інших ендокринних залоз надають прямий вплив на зростання, розмноження, диференціювання, розвиток та інші функції клітин. Гормони беруть участь у підтримці в крові необхідного рівня таких речовин, як глюкоза, вільні жирні кислоти, мінеральні речовини.
Найбільш частими ефектами регуляторних впливів на клітину є зміни каталітичної активності ферментів та їх концентрації, спорідненості ферменту і субстрату, властивостей мікросередовища, в якій функціонують ферменти. Регуляція активності ферментів може здійснюватися різними способами. «Тонка настройка» каталітичної активності ферментів досягається за допомогою впливу речовин - модуляторів, якими нерідко є самі метаболіти.
Метаболізм клітини в цілому неможливий без інтеграції багатьох біохімічних перетворень. Ця інтеграція забезпечується, головним чином, за допомогою аденілат, що беруть участь у регуляції будь-яких метаболічних перетворень клітини.
Інтеграція обміну білків, жирів і вуглеводів клітини здійснюється за допомогою загальних для них джерел енергії. При біосинтезі будь-яких простих і складних органічних сполук, макромолекул і надмолекулярних структур в якості загальних джерел енергії використовується АТФ, яка постачає енергію для процесів фосфорилювання, що постачають енергію для відновлення окислених сполук інших речовин. Ще одним проявом інтеграції метаболічних перетворень білків, жирів і вуглеводів у клітині є існування загальних попередників і загальних проміжних продуктів обміну речовин. Загальним проміжним продуктом обміну є ацетил-КоА. Найважливішими кінцевими шляхами перетворень речовин в клітині є цикл лимонної кислоти і реакції дихального ланцюга, що протікають в мітохондріях.
Перехід органів і тканин з одного рівня функціональної активності на інший завжди супроводжується відповідними змінами їх трофіки (Харчування). Наприклад, при рефлекторному скорочення скелетних м'язів нервова система здійснює не тільки пусковий дію, але і трофічну вплив шляхом посилення в них місцевого кровотоку та інтенсивності обміну речовин. Збільшення сили скорочень міокарда під впливом симпатичної нервової системи забезпечується одночасним посиленням коронарного кровотоку та метаболізму в м'язі серця.
Регуляція вуглеводів являє собою багатоконтрольну систему. Керуючими діями у системі служать сигнали центральної нервової системи, перш за все кора великих півкуль, яка міняє дію центра регуляції цукру у проміжному мозку і гіпоталамусі. В ендокринному механізмі зменшуючим ефектом кількості цукру у крові є декілька гормонів, які виділяються різними залозами. Організм легко переносить тимчасове підвищення вмісту цукру у крові, в той же час реагує переходом в коматозний стан при короткочасному його зниженні.
Показником порушення обміну білка в організмі служить позитивний чи негативний азотистий баланс. В регуляції білкового обміну беруть участь нервові та гуморальні впливи: область мозку, де міститься гіпоталамус стимулює виділення у кров гормонів щитовидної залози – тироксину і соматотропного гормону.
Вплив гіпоталамуса на жировий обмін може виконуватись шляхом зміни секреції гіпофіза, щитовидної залози.
Однією з необхідних умов стійкості внутрішнього середовища організму являється зберігання стійкості осматичного тиску крові і тканинної рідини, що визначається концентрацією мінеральних солей. Неорганічні речовини беруть участь у регуляції кислотно – основної рівноваги, і у збереженні стійкості реакції середовища, PH крові і тканин. Кожна із мінеральних солей виконує певну роль в організмі.