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Energia dagli alimenti

Il valore energetico degli alimenti può essere espresso in calorie o joule. Nel metabolismo energetico si usa generalmente la grande caloria o kilocaloria, cioè la quantità di energia necessaria a innalzare la temperatura di 1 kg di acqua da 14,5 a 15,5 °C. I carboidrati hanno un valore energetico medio di 4,1 kcal (17 kJ) per grammo, le proteine di 5,7 kcal (24 kJ) per grammo e i grassi di 9,3 kcal (39 kJ) per grammo. I grassi sono la forma più efficiente di riserva energetica, in quanto a parità di massa contengono più energia delle altre due categorie di alimenti.

Sebbene le cellule viventi seguano fondamentalmente gli stessi principi termodinamici della trasformazione energetica utilizzati anche dalle macchine, esse sono infinitamente più versatili. Una caratteristica unica dei sistemi viventi è, ad esempio, la capacità di degradare i propri tessuti di riserva (in particolare, il tessuto adiposo), se non sono immediatamente disponibili le sostanze nutritive. Inoltre i sistemi viventi producono energia attraverso sequenze di reazioni, quindi in modo progressivo; ad esempio, la respirazione cellulare si verifica attraverso tre fasi (glicolisi, ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa). La liberazione graduale di energia garantisce, così, un'efficienza globale elevata con un lavoro minimo da parte delle cellule. I sistemi meccanici come i motori a scoppio liberano, invece, energia tutta di un colpo, a partire da composti a combustione rapida e, in genere, non prevedono catene di reazioni strettamente coordinate l'una all'altra.