Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass Energie weder erzeugt noch zerstört werden kann – sie kann nur ihre Form ändern. Die wesentliche Funktion eines Organismus besteht darin, Energie und Moleküle in den Nahrungsmitteln, die wir essen, zu verbrauchen (aufzunehmen), einen Teil davon in Treibstoff für Bewegung umzuwandeln, unsere Körperfunktionen aufrechtzuerhalten und unsere Körperstrukturen aufzubauen und zu erhalten. Es gibt zwei Arten von Reaktionen, die dies erreichen: Anabolismus und Katabolismus.

Anabolismus ist der Prozess, bei dem kleinere, einfachere Moleküle zu größeren, komplexeren Substanzen kombiniert werden. Anabole Reaktionen benötigen Energie in Form von ATP, um Monosaccharide zu Polysacchariden, Fettsäuren zu Triglyceriden, Aminosäuren zu Proteinen und Nukleotide zu Nukleinsäuren zu verbinden. Diese Reaktionen werden auch als Biosynthesereaktionen bezeichnet, da sie neue Moleküle, Zellen und Gewebe bilden und Organe revitalisieren können.

Katabole Reaktionen zerlegen große organische Moleküle in kleinere Moleküle und setzen die in den chemischen Bindungen enthaltene Energie frei. Die komplexen Moleküle, die in Lebensmitteln enthalten sind, werden abgebaut, damit der Körper ihre Teile verwenden kann, um die zum Leben notwendigen Strukturen und Substanzen zusammenzusetzen. Diese Energiefreisetzungen (Umwandlungen) in katabolen Reaktionen sind nicht zu 100 Prozent effizient. Die freigesetzte Energiemenge ist geringer als die Gesamtmenge, die im Molekül enthalten ist. Etwa 40 Prozent der Energie, die bei katabolen Reaktionen gewonnen wird, werden direkt auf das hochenergetische Molekül Adenosintriphosphat (ATP) übertragen, die Energiewährung der Zellen. Es kann sofort verwendet werden, um molekulare Maschinen anzutreiben, die die Zell-, Gewebe- und Organfunktion unterstützen, einschließlich des Aufbaus von neuem Gewebe und der Reparatur von geschädigtem Gewebe. ATP kann auch gespeichert werden, um den zukünftigen Energiebedarf zu decken. Die restlichen 60 Prozent der Energie, die bei katabolen Reaktionen freigesetzt wird, werden als Wärme abgegeben, die Gewebe und Körperflüssigkeiten absorbieren.

Der Stoffwechsel ist die Summe aller anabolen und katabolen Reaktionen, die im Körper ablaufen. Sowohl Anabolismus als auch Katabolismus treten gleichzeitig und kontinuierlich auf, um uns am Leben zu erhalten.

Dieser Text ist eine Adaption von Openstax, Anatomie und Physiologie 2e, Abschnitt 1.3: Funktionen des menschlichen Lebens und Openstax, Anatomie und Physiologie 2e, Abschnitt 24.1: Überblick über Stoffwechselreaktionen