按照能量守恒定律，能量既不能创造也不能消失，但可以从一种形式转变为另一种形式。人体的能量来源于食物中的碳水化合物、脂肪和蛋白质，这些物质氧化分解释放出其分子结构中蕴含的化学能供人体利用。由于进食是周期性的，而能量消耗则是连续不断的，因此，体内必须贮存一定量的能源物质，供机体的利用。当机体处于饥饿状态时，碳水化合物的贮备迅速减少，而脂肪和蛋白质则作为长期能量消耗时的能源。

能量在自然界存在形式有太阳能、化学能、机械能、电能等。植物利用太阳能合成碳水化合物、脂类及蛋白质。动物不能直接利用太阳能，而是在食用植物时间接利用了太阳能；人体唯一能够利用的能量，是食物中的能源物质（碳水化合物、脂肪和蛋白质）所蕴藏的化学能。这些能源物质经过生物氧化生成CO ₂和水，同时释放出其分子结构中所蕴藏的化学能，其中50%以上的能量转化为热能，其余不足50%的能量是机体可以利用做功的“自由能”，又称工作能（work energy）。这部分自由能的载体就是ATP，是机体组织细胞可直接利用的能量形式。机体细胞利用ATP所荷载的自由能，合成各种组织细胞成分及生物活性物质，即细胞内的“化学功”；机体细胞膜和细胞内细胞器膜上，存在着各种离子泵，可利用ATP所荷载的自由能，来进行各种离子及其他一些物质的主动运输，维持膜两侧离子浓度差所形成的势能，即完成生物膜两侧的“转运功”；机体内各种内脏器官及血管平滑肌、各部分的骨骼肌和心肌，可利用ATP所荷载的自由能进行收缩和舒张活动，即完成多种“机械功”。以上，除骨骼肌运动时所完成的机械功以外，其余在体内完成的化学功、转运功和机械功，均转变为热能。在人体内热能不再转化为其他形式的能，因而也不能用来做功。热能除了用于维持体温外，其余则通过各种散热途径散发到外界环境中。

产能营养物质在氧化时释放能量，二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）与无机磷酸吸收这种能量合成ATP。当然，除这种氧化磷酸化能形成高能磷酸键外，营养物质分解的任何环节，都能引起分子内部结构改变（例如在糖的酵解中），也可以生成ATP。机体内还存在磷酸肌酸（creatine phosphate，CP）等其他高能化合物。当机体生物氧化产生能量过剩时，在磷酸肌酶催化下，ATP可将高能磷酸键转移给肌酸，生成CP，将能量贮存在CP中。但CP贮存的能量不能直接被机体利用，必须先转移给ADP生成ATP后才可以被利用。因此，CP是体内ATP的贮存库，ATP是机体能量贮存、转换和利用的关键环节，ATP因而又被称为“能量货币”。（图1-6-2）

机体摄入的碳水化合物、脂肪和蛋白质被消化、吸收后在体内贮存，成为机体活动的能量来源。

碳水化合物被吸收后，大部分以糖原形式贮存在肝脏和肌肉中。肌肉中的糖原在禁食时为1%～4%；在长期过量摄入碳水化合物食物时可增加3%。如体重70kg的个体，其肌肉占体重按50%计，则肌肉重量为35kg，禁食时肌肉中糖原约为350～1400g；进食后，糖原量相应增加。人体肝中糖原量变异更大，成年人肝脏按1700g重量计算，禁食时糖原量最高为85g，最低为17g。如果总糖原按1000g计算，也仅能供给两天消耗；如果饥饿超过48小时，体内不再有贮存的糖原，此时，糖原要通过糖原异生作用生成。因此，一般情况下，机体以糖原的形式贮存的能量，只占体内贮存能量的1%～3%。

机体蛋白质的功能主要是构成自身组织细胞的成分及其更新，以及合成酶和激素等生物活性成分。作为能源物质，为机体代谢提供所需能量是蛋白质的次要功能。一般生理情况下，蛋白质用于氧化分解供能的数量很少，因此，作为供能物质而言，体内的蛋白质几乎没有贮存。机体摄入过多的蛋白质食物，除了经分解代谢排出体外，也可转变为脂肪等其他物质。只有当长期饥饿体内糖原和脂肪几乎完全耗竭时，蛋白才会大量分解产生氨基酸用于供能，维持机体的基本生理活动。

机体贮存的脂肪主要来自食物中的脂肪和碳水化合物，也有少量的贮存脂肪来自蛋白质的转化。人体贮存的脂肪量随胖瘦程度而不同，因性别亦不同，一般约为体重的15%～30%。其中约有一半分布在皮下组织，约有10%～15%分布在肾脏周围，约有10%～15%分布在肠系膜、胃网膜及腹膜下，约5%分布在肌间，其余分布在身体其他各部位。但机体需要的能量究竟有多少来自脂肪，这在短期内是不易测出的，需要一个较长时间的实验过程才能测出其变化。如机体长期处于饥饿状态时，比较碳水化合物、脂肪、蛋白质贮存量的变化，可以看出脂肪贮备量消耗最多。

机体能量贮备涉及一系列生物化学过程，如糖原、脂肪和蛋白质的合成和贮存，这些生物化学过程还受到很多激素的影响。例如，蛋白质合成受到胰岛素、生长素、甲状腺素和性激素的调节；而碳水化合物的贮存则受到胰岛素、胰高糖素、生长素、糖皮质激素和肾上腺素的调节；这些激素也作用于脂肪组织，影响脂肪合成和贮存。一般认为，正常人的能量贮备有以下特点：①从幼年到成年，主要是蛋白质的合成增加；②成年期间，体重和身体组织相对稳定；③成年以后，随着年龄的增加，脂肪贮存量增多。机体脂肪组织是能量的巨大贮备库。