По своей химической природе обмен веществ в организме представляет собой сложную систему связанных друг с другом реакций расщепления (диссимиляции) +Q и синтеза (ассимиляции)-Q органических веществ.
Кроме того, поступающие в организм вещества используются для восстановления изнашиваемых и построения новых клеток и тканей и для образования гормонов и ферментов.
Белки — необходимый строительный материал протоплазмы клеток. Белки плазмы крови выполняют роль буферных систем, поддерживающих рН крови, а в виде гемоглобина участвуют в транспорте газов. Кроме того, велика и регуляторная роль белков в обмене углеводов и жиров. Входя в состав ферментов и гормонов, белки определяют ход химических превращений в организме и интенсивность обмена веществ. Существенна роль белка в функции мышц. Белок также является энергетическим веществом (при окислении организме может образовываться 4,1 ккал). Считается, что норма потребления белка в день для взрослого человека составляет 80—100 г. Углеводы поступают в организм с растительной и частично с животной пищей. Углеводы в организме главный источник энергии. Они всасываются в кровь в основном в виде глюкозы. Это вещество разносится по тканям и клеткам организма. В клетках глюкоза при участии ряда ферментов окисляется с освобождением энергия (4,1 ккал), которая используется организмом при реакциях синтеза или при мышечной работе.
Если с пищей поступает недостаточное количество сахара, то он синтезируется из жиров и белков. Мышечная деятельность в этих условиях продолжаться не может. Уменьшение содержания глюкозы в крови является одним из факторов, способствующих развитию утомления. Поэтому для успешного выполнения длительной и напряженной работы необходимо пополнять углеводные запасы организма.
Жиры (липиды) — важный источник энергии в организме, необходимая составная часть клеток. При окислении 1 г жира освобождается 9,3 ккал энергии. Как энергетический материал жир используется при состоянии покоя и выполнении длительной малоинтенсивной физической работы. Жир используется как пластический и энергетический материал, покрывает различные органы, предохраняя их от механического воздействия. Человеческий организм на 60% состоит из воды. Вода — хороший растворитель. Только в жидкой среде протекают окислительно-восстановительные процессы и другие реакции обмена. Суточная потребность человека в воде составляет 2,0—2,5 л.
Витамины группы D. Эти витамины стимулируют рост организма и обеспечивают нормальное протекание обмена кальция, фосфора, железа и магния. Для жизнедеятельности человека и животных имеют фолиевая кислота, биотин, холин, витамин Е (фактор размножения) и витамин К. Все они широко распространены в природе, и поэтому при нормальном питании потребность организма в них полностью удовлетворяется.
Превращение энергии в организме осуществляется хемодинамическим путем. Это означает, что энергия освобождается в результате биохимических реакций и затем превращается в механическую, электрическую, тепловую и другие формы. Соотношение между количеством энергии, поступающей в организм с пищей, и величиной энергетических трат называется энергетическим балансом. Количество энергии, затрачиваемое непосредственно на физическую работу, должно составлять не менее 1200— 1300 ккал в сутки. В связи с этим для лиц, не занимающихся физическим трудом и расходующих на мышечную деятельность меньшее количество энергии, физические упражнения особенно необходимы. Увеличение обмена веществ происходит не только при выполнении физической работы, но и перед ней — под влиянием условных раздражителей. Дорабочее условно-рефлекторное повышение обмена веществ играет важную роль в подготовке организма к предстоящей деятельности. Энергетические траты зависят не только от величины выполняемой работы, но и от условий внешней среды, в которой производится работа. После окончания мышечной, деятельности расход энергии некоторое время остается еще повышенным по сравнению с уровнем покоя. Это обусловливается химическими процессами в мышце, главным образом связанными с окислением молочной кислоты и ликвидацией кислородного долга.