Alle im Körper stattfindenden chemischen Prozesse, die Stoffe auf- und abbauen oder mit der Umgebung austauschen. Werden Nährstoffe und körpereigene Substanzen abgebaut, handelt es sich um katabole Stoffwechselvorgänge (Katabolismus). Je nachdem ob körpereigene oder körperfremde Stoffe abgebaut werden, unterscheidet der Biologe zwischen der Assimilation (Umbau körperfremder in körpereigene Produkte) und Dissimilation (Abbau körpereigener Energiespeicher). Über den Katabolismus gewinnt der Körper Bausteine für anabole Stoffwechselvorgänge (Anabolismus), die neue Körperstrukturen erschaffen, sowie Energie. Zurück bleiben Ausscheidungsprodukte wie Wasser, Harnstoff und Kohlenstoffdioxid. Zum Katabolismus gehören der Abbau von Kohlenhydraten, von Eiweißen und von Fetten:
Der Kohlenhydratstoffwechsel beginnt bereits im Mund, wo das im Speichel enthaltene Enzym α-Amylase die Mehrfachzucker Stärke und Glykogen in Zweifachzucker spaltet. Die Zweifachzucker Maltase, Laktose und Saccharose werden im Dünndarm von Enzymen zu den Einfachzuckern Glukose, Fruktose, Galaktose und Mannose abgebaut. Über die Dünndarmschleimhaut gelangen sie direkt in die Leber, wo Fruktose und Galaktose ebenfalls zu Glukose umgewandelt werden. Glukose ist der bevorzugte Energielieferant des Körpers. Gehirn und rote Blutkörperchen akzeptieren nichts anderes. Überflüssige Glukose wird in Form von Glykogen in Muskeln, Leber und Fettgewebe gespeichert und bei Bedarf wieder als Glukose freigesetzt. Darüber hinaus können Leber und Nierenrinde Glukose aus Abbauprodukten von Eiweiß und Fetten herstellen (Gluconeogenese). Die einzelnen Prozesse des Kohlenhydratstoffwechsels werden von den Hormonen Glukagon, Insulin und Adrenalin gesteuert. Die häufigste Störung des Kohlenhydratstoffwechsels ist der Diabetes mellitus.
Der Eiweißstoffwechsel beginnt im Magen, wo das Enzym Pepsin Eiweiße in größere Bruchstücke spaltet: die Peptide. Peptidasen zerlegen sie im Dünndarm in die einzelnen Aminosäure-Bausteine. Die Aminosäuren gelangen über die Dünndarmschleimhaut ins Blut und von dort aus direkt in die Leber, wo sie der Körper zu neuen Eiweißen zusammensetzt, die er beim Wachsen und Reparieren verbaut. Eiweiße werden in Form von Harnstoff, Harnsäure und Kreatinin ausgeschieden.
Der Fettstoffwechsel beginnt im Darm, wo die Fette über Lecithin und Gallensalze dem wässrigen Darminhalt beigemischt werden. Im Darm emulgieren Lecithin und Gallensalze die Fette zu Fetttröpfchen, die fein verteilt im wässrigen Darminhalt schwimmen. In dieser Form sind die Fette zugänglich für die Verdauungsenzyme des Dünndarms. Zu ihnen gehört die Pankreaslipasen, welche die Fette zu freien Fettsäuren und Glycerin abbauen, die Esterasen für die Spaltung der Cholesterinester und die Phospholipase für den Abbau der Phospholipide. Einzelne Fettsäuren sowie Fett aus einer Fettsäure und einem Glycerinmolekül gelangen direkt ins Blut, das sie zur Leber weitertransportiert. Cholesterin, Cholesterinester und Fette mit zwei oder mehr Fettsäuren lagern sich mit speziellen Eiweißmolekülen zu Chylomikronen zusammen. Diese werden zunächst in Lymphgefäßen an der Leber vorbei geschleust ehe sie ebenfalls in den Blutkreislauf gelangen. Freie Fettsäuren dienen dem Körper wie Glukose als Energielieferant. Bei Überernährung baut der Körper aus überflüssigen Fettsäuren und Glycerin wieder Fette zusammen und speichert sie in Leber und Fettgewebe. Diese Reserven können bei Hunger, bei unbehandeltem Diabetes-Typ-1 und während Fastenkuren wieder freigesetzt werden, wobei der Körper nahezu mit freien Fettsäuren überschüttet wird. Um sich dieser Flut zu erwehren, baut er die Fettsäuren zu Ketonkörpern ab, die das Blut ansäuern.
Auch Giftstoffe und Medikamente unterliegen im Körper bestimmten Stoffwechselreaktionen, wobei die Leber eine zentrale Rolle einnimmt. In ihr übernehmen spezielle Enzyme die Entgiftung und Ausscheidung dieser Stoffe. Der Stoffwechsel vollzieht sich dabei in zwei Stufen. Zunächst werden die Moleküle dieser Stoffe umgebaut oder mit zusätzlichen Seitengruppen versehen. Anschließend werden sie in einem zweiten Schritt mit Glucuronsäure, Essigsäure, Schwefelsäure oder anderen Stoffen verknüpft. In dieser Form gelangen die Giftstoffe und Medikamente in die Galle und werden schließlich über den Stuhl ausgeschieden.