Організм є відкритою термодинамічною системою, яка обмінюється з зовнішнім середовищем речовинами та енергією. Джерелами енергії в організмі є поживні речовини – білки, жири, вуглеводи, які гідролізуються у травному каналі до амінокислот, моносахаридів, жирних кислот та гліцерину; останні всмоктуються у внутрішнє середовище організму і транспортуються до клітин організму, де приймають участь у метаболізмі у присутності кисню, який надходить до організму завдяки диханню.
В процесі метаболізму утворюються високо енергетичні (макроергічні) фосфатні сполуки: аденозинтрифосфат (АТФ), креатинфосфат (КФ) та інші. Так при повному окисленні 1 мол глюкози теоретично може утворитись 38 моль АТФ:
С6Н12О6 + 38АДФ + 38Фн→ 6СО2 + 6Н2О +38 АТФ
Беручи до уваги, що на утворення АТФ йде 8000кал/моль, а молекула глюкози містить 673 000 кал/моль загальної енергії, то на утворення АТФ з глюкози витрачається:
38 • 8000/ 673000 • 100 = 45% загальної енергії. Решта енергії виділяється у вигляді первинного тепла.
Здебільшого 90% спожитого кисню використовуються в процесах, що відбуваються в мітохондріях, а 80% цієї кількості – для синтезу АТФ.