Các sinh vật cần không khí, thức ăn và nước vì chúng cần thiết cho các quá trình hóa học cung cấp năng lượng và duy trì sự sống cho sinh vật. Các quá trình này được gọi chung là quá trình trao đổi chất. Các chất dinh dưỡng có trong thực phẩm, oxy có trong không khí và đặc tính dung môi của nước là những thành phần không thể thiếu của quá trình trao đổi chất.
Các chức năng sinh học giữ cho sinh vật tồn tại là dạng hoạt động và tất cả công việc đều cần năng lượng. Bởi vì năng lượng không thể được tạo ra, các sinh vật sống phải lấy nó từ một nguồn. Nguồn đó là thực phẩm họ ăn. Thực phẩm chứa đầy các hợp chất hóa học khác nhau cung cấp năng lượng khi bị phân hủy về mặt hóa học. Các chất dinh dưỡng riêng lẻ thực hiện các chức năng cụ thể bên trong một sinh vật. Ví dụ, carbohydrate là nguồn nhiên liệu chính của cơ thể, chất béo rất quan trọng đối với cấu trúc tế bào và protein giúp tạo ra hemoglobin.
Nước là dung môi cần thiết cho nhiều phản ứng hóa học trong cơ thể, bao gồm cả quá trình trao đổi chất. Nó tham gia vào quá trình phân hủy các chất dinh dưỡng, nhưng tầm quan trọng của nó thậm chí còn cơ bản và sâu rộng hơn. Tế bào chất phần lớn được cấu tạo từ nước. Nếu không có nước, các tế bào sẽ mất cấu trúc và bị tổn thương nghiêm trọng.Không khí quan trọng vì nó có oxy, một thành phần quan trọng trong quá trình hô hấp tế bào, quá trình trao đổi chất mà các sinh vật sống thu được năng lượng. Các sinh vật kết hợp oxy với glucose để tạo ra ATP (năng lượng).
