能量代謝，新陳代謝是生命最基本的特徵之一,其包括物質代謝和能量代謝兩個方面。機體通過物質代謝，從外界攝取營養物質，同時經過體內分解吸收將其中蘊藏的化學能釋放出來轉化為組織和細胞可以利用的能量，人體利用這些能量來維持生命活動。通常將在物質代謝過程中所伴隨的能量的釋放、轉移、貯存和利用稱為能量代謝（energy metabolism）。
簡介,能量利用,能量測量,擴展閱讀,
簡介
機體從外界攝取的營養物質包括碳水化合物、脂肪、蛋白質、微量元素、水及維生素等，其中碳水化合物、脂肪和蛋白質是機體的主要能源。機體內能量底物（如蛋白質、碳水化合物、脂類等）氧化產生能量的過程稱為能量消耗（energy expenditure）。人體每日總能量消耗（Total daily energy expenditure, TEE）分為三個部分：基礎能量消耗（Basal Energy Expenditure，BEE），食物生熱作用（Diet-induced thermogenesis，DIT）和身體活動能量消耗（Activity induced energy expenditure, AEE）。
其中基礎能量代謝（BEE）決定了人體能量最基本的需要量，它對生命存活起了一系列重要的作用，如體內細胞功能、蛋白質合成等。它占據了每日能量需要的60%-75%。BEE相比較於DIT和PAEE來說更加穩定，每天變化很小，它是區分不同人之間能量需要的重要指標。BEE是通過基礎能量代謝率（Basal metabolic rate, BMR）即人體每分鐘的基礎能量消耗(BEE/1440）計算得到的。
基礎能量代謝率（BMR）是指在中性溫和的環境中（20 ～ 25°C)，清晨醒來，人體處於消化吸收後狀態（即消化系統處於非活動狀態，需要至少隔夜12個小時禁食），正常呼吸並完全放鬆(平躺，沒有任何外部肌肉運動）時人體每分鐘消耗的能量。
能量利用
機體各種能源物質在體內氧化時所釋放的能量，約有50%以上迅速轉化成為熱能的形式，主要用於維持機體的體溫。熱能不能再轉化為其他形式的能，因此不能用來做功。其餘不足50%的能量是可以用於做功的“自由能”。這部分自由能的載體是三磷酸腺苷（adenosine triphosphate ,ATP），能量貯存於ATP的高能磷酸鍵中。在機體能量轉化的過程中，ATP既是一種重要的貯能物質，又是直接供能的物質。機體的組織細胞進行各種功能活動時，能量的直接來源是ATP中的貯備能。除ATP外，體內還有另一種含有高能磷酸鍵的貯能化合物，即磷酸肌酸（creatinephosphate,CP）。當體內物質分解生成的能量增多，使形成的ATP濃度升高時，ATP會將高能磷酸鍵轉移給肌酸，生成CP。將能量貯存起來；反之，當組織細胞耗能增加，ATP濃度降低時，又將貯存的能量轉移給二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP），生成新的ATP。因此，CP常被看作是ATP的貯存庫。從能量代謝的整個過程來看，ATP的合成與分解是體內能量轉換和利用的關鍵環節。
人體的能量需求源於消耗的能量的需要。總能量平衡時，能量攝入（比如飲食攝入）和能量消耗（總能量消耗）達到平衡，人體處在一個穩定的狀態，即可以滿足能量消耗的補給的需要。能量平衡是一種動態平衡。然而能量失衡時，比如能量攝入過多，會導致生長速度減緩、瘦體重減輕、脂肪堆積，甚至增加諸如冠心病、糖尿病、中風、肥胖等一系列疾病發生的風險。另外很多疾病會影響機體的能量代謝，比如有哮喘、慢性阻塞性肺病、氣胸、上呼吸道感染、發熱、惡性腫瘤、甲狀腺功能亢進症、糖尿病、高血壓和腎臟疾病等疾病。
能量測量
按照國際單位系統的規定，法定能量計量單位是焦耳（joule，J）或千焦耳（kJ）。在生理學上有關能量代謝的研究中，熱量單位傳統使用卡（cal）或千卡（kcal），1千卡是指能使1升純水從15℃加熱到16℃所需的能量。卡和焦耳之間的換算關係是：1cal=4.187J或1J=0.23885cal。
能量代謝的測量方法有很多，比如直接測熱法、間接測熱法、雙標水法、心率檢測法、運動感測器法、自我報告法等。
直接測熱法的原理是將受試者置於密閉的艙室內，用艙內管道中流動的水來吸收受試者機體所散發的熱量，並根據流過的水量以及溫度差，來測出水所吸收的熱量，以此來確定機體單位時間向外界散發的總熱量，此總熱量即為能量代謝率。此方法被認為是金標準，測量精確並且受試者可以進行自由活動，但由於設備複雜、造價昂貴以及操作繁瑣，很少使用。
間接測熱法是通過測量氧氣消耗量以及二氧化碳產生量來計算能量消耗。經典的有道格拉斯袋(Douglas bag)，但是這種裝置使用較為繁瑣。其他主要的設備還有人體能量代謝測試艙，其原理是用近似密閉的艙室來連續收集氧氣和二氧化碳以此來分析艙內兩種氣體含量的變化，從而計算能量消耗。這種方法的優點在於受試者在艙內可以自由活動，並且提供了一個不受外界環境干擾的穩定的測試環境。間接熱量測試方法被認為是精度比較高的測試方法。通常情況下間接熱量測試法用於評定其它測試方法的有效度和可靠性。
雙標水法的原理是受試者口服含有氫(H)和氧(O)的穩定同位素的水(H2O)，通過收集尿液或唾液中這兩種同位素濃度的變化來計算能量消耗。這種方法的優點是無創，準確度和精確度高，但其缺點是價格昂貴而且難以獲得能量消耗以及身體活動的模式。
心率檢測法的原理是在有氧運動範圍內，根據心率和氧氣消耗量之間所存在的線性關係，建立校準曲線來估算能量消耗。其優點是操作簡單，價格低廉。但是所確立的心率和氧氣消耗關係個體性較強，不具有普遍性。
運動感測器可以分為計步器(Pedometers)和加速度計(Accelerometers)兩種，其原理是由運動感測器測量軀體相應部位的運動或加速度信息，經過計算間接獲得能量消耗。這種方法的特點在於數據可以直接被計算機處理，操作簡單，便攜性好。目前較新的運動感應器有IDEEA、armband。
自我報告包括身體活動記錄表和調查問卷。這種方法的優點是過程簡單，便於操作，成本較低。但是由於受試者存在著很強的主觀性等因素，此方法不能作為準確測量能量代謝的方法。同時研究人員通過大樣本量的人群實驗建立了基於性別、年齡、身高、體重的能量預測的代謝方程，通過計算能量代謝來套用於很多領域人群的能量平衡控制，即通過計算能量消耗來估計能量需要，比如可以套用於學校飲食制定、體重管控、住院患者的營養管控等。
擴展閱讀
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