Негізгі метаболизмдік процестер анаболизм (ассимиляция) және катаболизм (диссимиляция) болып табылады. Анаболизм немесе ассимиляция (лат. assimilation-ұқсасу) дегеніміз клетканың өзінің заттарымен клеткаға түсетін заттардың ұқсасуының эндотермиялық процесі. Ол — «жасаушы» метаболизм. Ассимиляцияның маңызды кезеңі — белоктар мен нуклеин қышқылдарының синтезі. Анаболизмнің жеке жағдайы — фотосинтез, ол судан, көміртектің қос тотығынан және неорганикалық тұздардан Күн сәулесі энергиясының эсерінен органикалық зат синтезделінетін биологиялық процесс. Жасыл өсімдіктердегі фотосинтез алмасудың автотрофты типі болып табылады.
Катаболизм немесе диссимиляция (лат. dissimilis—үйлес-пеушілік) — экзотермиялық процесс, ол кезде энергия бөліну арқылы заттардың ыдырауы жүреді. Бұл ыдырау қорытылу және тыныс алу нәтижесінде жүзеге асады. Қорытылу ірі молекулалардың біршама кіші молекулаларға ыдыруы нәтижесінде жүретін процесс болса, ал тыныс алу қарапайым қанттардың, глицериннің, май қышқылдары мен дезаминденген аминқышқылдарының катаболизмінің тотығу процесі болып табылады, оның нәтижесінде тіршілікке қажетті химиялық энергия босанып шығады. Бұл энергия аденозинтрифосфаттың (АТФ) қорын толықтыру үшін жұмсалады, ол биологиялық жүйелерде әмбебап энергиялық «валюта», клеткалық энергияның тікелей доноры (көзі) болып саналады. АТФ қорының толығуын фосфаттың (Ф) аденозиндифосфатпен (АДФ) реакциясы қамтамасыз етеді, ол дегеніміз:
АДФ+Ф+энергия=АТФ
АТФ АДФ мен фосфатқа ыдыраған кезде, клетка энергиясы босанады және клеткадағы жұмыс үшін пайдаланылады. АТФ аденин, рибоза және трифосфат (үшфосфатты топтар) қалдықтарынан тұратын нуклеотид, ал аденозиндифосфат (АДФ) тек екі фосфатты топқа ғана ие. АТФ-ның энергияға байлығы оның үш фосфатты компонентінің екі фосфоангидридті байланыстарының болуымен айқындалады. АТФ энергиясы АДФ энергиясынан 7000 ккал/моль артық. Бұл энергиямен АТФ-ның АДФ және неорганикалық фосфатқа дейін ыдырау гидролизі нәтижесінде жүретін барлық биосинтездік реакциялар қамтамасыз етіледі. Сонымен, АТФ-АДФ циклі тірі жүйелердегі энергия алмасудың негізгі механизмі болып табылады.
Тірі жүйелерге термодинамиканың екі заңын қолдануға болады
Термодинамиканың бірінші заңына (энергияның сақталу заңына) сәйкес энергия химиялық және физикалық процестер кезінде түзілмейді, жоғалып кетпейді, тек кез келген бір жұмысты орындау үшін бір формадан екінші формаға өтеді, яғни энергияны қандай да бір жұмысты орындау үшін пайдаланылады немесе энергия бір формадан екіншісіне өткенде энергияның жалпы саны өзгермейді (азаймайды немесе көбеймейді). Ғаламдық категорияларды ескере отырып, Жер жүзіндегі кез келген физикалық жэне химиялық өзгерістерге қарамастан, ондағы энергия мөлшері өзгермей қала береді.
