Pour vivre les organismes doivent extraire de l'énergie à partir de la matière environnante et la convertir en d'autres formes d'énergie propres à leur existence.

Les organismes peuvent être divisés en deux classes étroitement liées :

• Les phototrophes qui reçoivent l'énergie lumineuse du soleil et qui la convertissent en une énergie chimique sous forme de molécules organiques complexes.
• Les chimiotrophes qui vont dégrader ces molécules organiques par oxydation et refournir des molécules simples aux phototrophes.

En conséquence, toute cellule vit et se développe grâce à un échange ininterrompu de matière et d'énergie avec le milieu environnant.

Les organismes vivants constituent ce que l'on appelle des systèmes ouverts et tout le reste constitue le milieu extérieur.

La cellule (ou tout système thermodynamique ouvert) est figuré par le carré gris.