人体在生命活动过程中，一切生命活动都需要能量，如物质代谢的合成反应、肌肉收缩、腺体分泌等。而这些能量主要来源于食物。植物借助叶绿素的功能吸收利用太阳能，通过光合作用将二氧化碳和水合成碳水化合物，植物还可以利用太阳辐射能合成脂肪、蛋白质。而动物在食用植物时，实际上是从植物中间接吸收利用太阳辐射能。人类则是通过摄取动植物食物获得所需的能量。
动植物中所含的营养素可分为六类，其中碳水化合物、脂肪和蛋白质经体内氧化可释放能量。成为产能营养素。
营养学上所使用的能量单位一直用kcal，国际上和我国通用的能量单位是焦耳j。1kcal=4.184kj，1kj=0.239kcal。
一、碳水化合物，机体所需的能量70%以上是由食物中的碳水化合物提供的，食物中的碳水化合物经消化产生葡萄糖被吸收后，有一部分以糖原的形式贮存在肝脏和肌肉中。
肌糖原是骨骼肌中随时可动用的贮备能源，用来满足骨骼肌在紧急情况下的需要。
肝糖原也是一种贮备糖原，贮存量不大，主要是用于维持血糖水平的相对稳定。因为体内的组织、细胞必须要经常从血液中摄取葡萄糖以满足代谢和各种功能活动的需要。当血糖消耗时可以从肝糖原得到补充，另一方面血糖浓度增高，如餐后吸收了较多的糖，又可在肝脏合成糖原贮备起来。从而肝糖原与血糖的含量保持动态平衡。
肝脏糖原异生：肝脏还能利用乳酸、丙酮酸、甘油、和某些氨基酸等非糖物质来合成糖原或葡萄糖，这叫做糖原异生。由于肝脏贮存的糖原量不大，若得不到补充，约在10余小时内消耗殆尽，故肝糖原异生对保护肝脏糖原贮备有重要意义。特别是在剧烈运动或饥饿时体内能源物质不能满足需要时尤为重要。
如果摄取和吸收大量碳水化合物，远远超过机体消耗时，则在体内转化为脂肪贮备起来，这就是碳水化合物过量摄入也可以导致肥胖的原因。
实验表明，碳水化合物吸收后大部分转化为脂肪，而仅有小部分转变为糖原。
碳水化合物的无氧酵解：在氧供给充分时，碳水化合物可以完全氧化分解为二氧化碳和水，同时释放出能量，这种途径叫做碳水化合物的有氧氧化。但当氧供给不充分时，葡萄糖只分解到乳酸阶段，释放的能量很少，释放的自由能仅为有氧氧化的1/18，这种供能反应称为碳水化合物的无氧酵解，在人体缺氧状况下极为重要，是人体的营养物质唯一不需要氧的供能途径。例如剧烈运动等。
脑组织消耗的能量较多，在通常情况下，脑组织的消耗的能量均来自碳水化合物的有氧氧化，因而脑组织对缺氧非常敏感。脑组织贮存的糖原又极少，代谢消耗的碳水化合物主要来自血糖，所有脑功能对血糖水平有很大的依赖性，血糖水平过低可引起昏迷甚至抽搐。
二、机体内的脂质可分为组织脂质和贮存脂质两部分。组织脂质主要包括胆固醇、磷脂等，是组织、细胞的组成成分，在人体饥饿时也不减少，但不能成为能源。贮存脂质主要是脂肪，也称甘油三酯或中性脂肪，其中一部分是来自食物的外源性脂肪，另一部分是来自体内的碳水化合物和氨基酸转化（数量有限）而成的内源性脂肪。
脂肪是体内各种能源物质的主要贮存形式，脂肪通常贮存在皮下组织、内脏周围气管、为肠系膜、肌间等处，成年男子一般为体重的10%-20%，女子更多一些。贮存的脂肪在人体需要时可迅速地分解成甘油和脂肪酸，经血液输送到各组织、细胞利用。脂肪酸可直接供很多组织利用，也可以在肝脏转化成丙酮酸再供其他组织利用。
在正常情况下，人体所消耗的能源物质中40%-50%来自体内的脂肪。一克脂肪在体内氧化所释放出来的能量是碳水化合物或蛋白质的两倍。
三、蛋白质是由氨基酸构成的，在机体蛋白质代谢中，也主要是利用氨基酸进行合成和分解代谢。机体氨基酸有两个来源，一是来自食物蛋白质消化所产生的氨基酸。另一个是在机体新陈代谢过程中，组织、细胞蛋白质分解所产生的氨基酸。这两部分氨基酸主要用于合成细胞成分以实现自我更新，也用于合成酶、激素等生物活性物质，氨基酸也可以作为能源物质，但这是次要功能。氨基酸在体内经过脱氨基作用或氨基酸的转换作用，分解为非氮成分和氨基，非氮成分（a酮酸）可以氧化功能，氨基则是经过处理后由肾脏排出体外。
人体在一般情况下主要是利用碳水化合物和脂肪氧化功能，但在某些特殊情况下，体内所需的能源物质供给不足，如饥饿状态下碳水化合物贮备迅速减少，而脂肪和蛋白质则作为长期能量消耗时的能源。
