Человек, как любой живой организм, представляет собой открытую термодинамическую систему, которая может сохранять свою целостность и способность к самовоспроизведению благодаря постоянному обмену веществ с внешней средой. Последняя является источником пластических и энергетических ресурсов в виде пищи, которые в организме преобразуются в собственные структуры клеток, т. е. претерпевают процесс ассимиляции. Наряду с этим в результате окислительного разрушения химических связей органических веществ в клетках происходит высвобождение энергии (ее источником являются белки, жиры и углеводы), т. е. процесс диссимиляции. Высвобождающаяся энергия расходуется на восстановление и синтез структур клеток, их размножение, различные процессы жизнедеятельности.
У здорового человека в зрелом возрасте при потреблении достаточного количества необходимых веществ пищи процессы ассимиляции и диссимиляции находятся в относительном равновесии: оно обеспечивается деятельностью нейрогуморальной системы, направленной на поддержание постоянства состава организма. У молодого, растущего организма ассимиляция преобладает над диссимиляцией, при старении процессы синтеза ослабевают.
Еще в 1840 г. петербургский академик Г. И. Несс установил закон, согласно которому термические эффекты реакций, приводящих к образованию одних и тех же продуктов, одинаковы и не зависят от промежуточных стадий превращений.
При сжигании в калориметре и окислении в организме из 1 г углеводов высвобождается 16,7 кДж (4,0 ккал), 1г жиров — 37,3 кДж (9 ккал). При окислении белков в организме выделяется меньше энергии, чем в калориметре, из-за затрат на синтез мочевины из минерализованного азота (NH3). Поэтому калорический коэффициент белков пищи равен 16,7 кДж (4 ккал).