Energetski metabolizam općenito se definira kao cjelina kemijskih procesa u organizmu. Ovi kemijski procesi obično imaju oblik složenih metaboličkih puteva unutar stanice, općenito kategoriziranih kao katabolički ili anabolički. Kod ljudi, studija o tome kako energija teče i obrađuje se u tijelu naziva se bioenergetika, a uglavnom se bavi time kako se makromolekule poput masti, proteina i ugljikohidrata razgrađuju kako bi osigurale upotrebljivu energiju za rast, popravak i tjelesnu aktivnost.
Anabolički putovi koriste kemijsku energiju u obliku adenozin trifosfata (ATP) za pokretanje staničnog rada. Izgradnja makromolekula od manjih komponenti, kao što je sinteza proteina iz aminokiselina, i korištenje ATP-a za pokretanje mišićne kontrakcije primjeri su anaboličkih putova. Za pokretanje anaboličkih procesa, ATP donira jednu molekulu fosfata, oslobađajući pohranjenu energiju u procesu. Nakon što se zaliha ATP-a u radnoj stanici iscrpi, kataboličkim energetskim metabolizmom mora se proizvesti više da bi se stanični rad mogao nastaviti.
Katabolički putevi su oni koji razgrađuju velike molekule na njihove sastavne dijelove, oslobađajući energiju u tom procesu. Ljudsko tijelo je u stanju sintetizirati i pohraniti vlastiti ATP putem anaerobnog i aerobnog energetskog metabolizma. Anaerobni metabolizam odvija se u nedostatku kisika, a povezan je s kratkim, intenzivnim naletima energije. Aerobni metabolizam je razgradnja makromolekula u prisutnosti kisika, a povezan je s vježbama slabijeg intenziteta, kao i svakodnevnim radom stanice.
Anaerobni energetski metabolizam javlja se u dva oblika, ATP-kreatin fosfatni sustav i brza glikoliza. Sustav ATP-kreatin fosfata koristi pohranjene molekule kreatin fosfata za regeneraciju ATP-a koji je iscrpljen i razgrađen u njegov niskoenergetski oblik, adenozin difosfat (ADP). Kreatin fosfat donira visokoenergetsku molekulu fosfata ADP-u, čime nadomješta potrošeni ATP i ponovno energizira stanicu. Mišićne stanice obično sadrže dovoljno slobodno plutajućeg ATP-a i kreatin fosfata za približno deset sekundi intenzivne aktivnosti, nakon čega se stanica mora prebaciti na brzi proces glikolize.
Brzom glikolizom se sintetizira ATP iz glukoze u krvi i glikogena u mišićima, s mliječnom kiselinom koja se proizvodi kao nusprodukt. Ovaj oblik energetskog metabolizma povezan je s kratkim, intenzivnim naletima aktivnosti &mash; kao što je power lifting ili sprint — kada kardio-respiratorni sustav nema vremena dostaviti odgovarajući kisik radnim stanicama. Kako brza glikoliza napreduje, mliječna kiselina se nakuplja na mišićima, uzrokujući stanje poznato kao laktacidoza ili, neformalnije, opeklina mišića. Brzom glikolizom nastaje najveći dio ATP-a koji se koristi od deset sekundi do dvije minute vježbanja, nakon čega je kardio-respiratorni sustav imao priliku dostaviti kisik radnim mišićima i počinje aerobni metabolizam.
Aerobni metabolizam odvija se na jedan od dva načina, brza glikoliza ili oksidacija masnih kiselina. Brza glikoliza, kao i spora glikoliza, razgrađuje glukozu i glikogen kako bi se proizveo ATP. Međutim, budući da to čini u prisutnosti kisika, proces je potpuna kemijska reakcija. Dok brza gikoliza proizvodi dvije molekule ATP-a za svaku metaboliziranu molekulu glukoze, spora gikoliza može proizvesti 38 molekula ATP-a iz iste količine goriva. Kako tijekom reakcije nema nakupljanja mliječne kiseline, brza glikoliza ne uzrokuje opekline ili umor mišića.
Konačno, najsporiji i najučinkovitiji oblik energetskog metabolizma je oksidacija masnih kiselina. Ovo je proces koji se koristi za pokretanje aktivnosti kao što su probava i popravak i rast stanica, kao i dugotrajne vježbe, kao što su maratonsko trčanje ili plivanje. Umjesto da koristi glukozu ili glikogen kao gorivo, ovaj proces sagorijeva masne kiseline koje su pohranjene u tijelu i sposoban je proizvesti čak 100 molekula ATP-a po jedinici masnih kiselina. Iako je ovo vrlo učinkovit, visokoenergetski proces, zahtijeva velike količine kisika i događa se tek nakon 30 do 45 minuta aktivnosti niskog intenziteta.