Anyagcsere mérnöki szemmel

Az anyagcsere az a folyamat, amely során a bevitt tápanyagokat a szervezet lebontja, feldolgozza és eljuttatja a rendeltetési helyükre. Első lépés az emésztés, melynek során a táplálékot a gyomorban ás a belekben fokozatosan kisebb, szállítható energiahordozó egységekké kell alakítani, amelyek bekerülnek a véráramba. Ezek a lebontott összetevők a glükóz, a zsírsavak és az aminosavak, de ezek önmagukban nem energiaszolgáltató egységek, hanem könnyen szállítható köztes termékek. Kétféle sors vár rájuk: vagy metabolizálódnak, hogy részt vegyenek az energia termelésben, vagy tárolásra kerülnek a jövőbeni felhasználás érdekében.

Az a glükóz, amit nem használunk fel azonnal, glükogénné alakul, amely elsősorban az izmokban és a májban raktározódik. [1] A zsírsavak, amelyeket nem használunk fel azonnal, a zsírsejtekbe kerülnek, ahol trigliceridekké alakulnak és ebben a formában tárolódnak. [2] Az aminosavak nagy része az izmok és a szervek fenntartásához használódik, de nincs tartalékraktáruk szűk napokra. Amit nem használunk fel azonnal, bekerülnek a metabolikus folyamatokba. A köztes termékek akkor metabolizálódhatnak használható energiatermelő egységekké, amikor eljutnak a célállomásukat jelentő szövetekhez és szervekhez. A második lépés tehát a köztes anyagcsere, melynek során a köztes termékekből bonyolult folyamatok során energia termelődik. Az energiahordozó egység az összes földi élőlény esetében az adenozin-trifoszfát, röviden ATP. [3]  

A köztes anyagcsere folyamata biztosítja, hogy a köztes termékekből származó energia ne egyből, egy durva löketben szabaduljon fel, (értsd, alakuljon át egyik formájából a másikba), hanem elosztva sok trillió ATP molekulába, ahonnan ellenőrzött módon használható fel. [4] Az ATP tulajdonképen egy molekuláris nagyságrendű újratölthető akkumulátor. Az energia a trifoszfát rész kémiai kötéseiben tárolódik. A köztes termékek anyagcseréjének célja, hogy átadja azt az energiát, amellyel az adenozin-difoszfát, röviden ADP molekulához egy harmadik foszfátmolekula kötődik és így ATP jön létre. Az energia abban a kémiai kötésben kerül eltárolásra, amelyik a harmadik foszfátcsoportot rögzíti a másodikhoz. Ha a folyamat fordítva zajlik le, a foszfátcsoportok szétválnak és a kötés energiája felszabadul. A folyamat újra és újra megismétlődik a szervezetünket felépítő 37 billió sejt mindenikében. [5]  

A sejtekben szüntelenül zajlanak a kémiai reakciók ezrei, amelyek a sejt és az egész test fenntartásához és egészségéhez szükségesek. Ezek a kémiai reakciók gyakran láncokká vagy útvonalakká kapcsolódnak össze. A sejten belüli kémiai reakciók összességét sejtanyagcserének nevezzük. A mellékelt képen a legfontosabb anyagcsere-útvonalak folyamatábrája látható egy olyan eukarióta sejtben, mint amilyenek az emberi testet is alkotják. Az anyagcsere-útvonalakat alkotó kémiai reakciók nem automatikus, irányítatlan folyamatok. Az útvonal minden egyes lépését enzimeknek nevezett fehérjék segítik elő, azaz katalizálják.

A köztes tápanyagok metabolizmusa eltérő módon kezdődik, de az utak összefutnak az acetil-koenzim-A, röviden acetil-CoA nevű molekulánál. A képződő ATP mennyisége is különböző. Nézzük sorra a folyamatokat, a folyamatábra alapján.

A szénhidrátok anyagcseréje a legegyszerűbb. A bélfalon át a vérkeringésbe jutó végső lebomlási termék túlnyomó része glükóz. Miután a glükóz bekerül egy sejtbe, vagy elraktározódik (glükogén), vagy metabolizálódik. Ennek első szakasza a glükolízis, amelyben egy glükózmolekula két piruvát nevű vegyületre (piroszőlősavra) hasad.  A glükolízis során minden glükózmolekula lebontása két ATP-be kerül, de négy ATP-t termel, tehát a nettó bevétel két ATP molekula és közben elektronok felvétele révén két NAD+ molekula két NADH molekulává alakul. [6] A NADH molekulának fontos szerepe van a mitokondriumban történő aerob ATP-t generáló folyamatokban. A glükolízis azonban anaerob folyamat, vagyis nem kell hozzá oxigén és a sejt citoplazmájában történik. A továbbiakban viszont az oxigén határozza meg, hogy milyen irányt vesz a folyamat. Oxigén nélkül a piruvátból laktát (tejsav) képződik, és visszakonvertálja a NADH-t NAD⁺-á, hogy ellássa vele a glükolízist.

Bizonyos esetekben négy ATP és két NADH áráért a piruvát ismét glükózzá alakítható a májban és a vesében. [7]  A folyamat neve glükoneogenezis. Legfőbb forrása a tejsav, amely alacsony oxigénszint mellett keletkezik az izmokban piruvátból. A tejsav a vérkeringéssel a májba kerül, ahol visszaalakul piruváttá. [!] A következő lépésben a piruvát oxálacetáttá alakul. Utóbbi a glükoneogenezis során glükózzá konvertálódik, majd a vér visszaviszi az izmokba, ahol a glükolízis nyersanyaga lesz. A ciklikus folyamat neve Cori ciklus vagy tejsavciklus. A máj éhezés közben csak akkor tudja fenntartani a vércukorszintet, ha elég piruvát áll a rendelkezésére. Miután a piruvátból acetil-CoA képződik, már nem alakítható vissza ezen az úton.  Oxigén jelenlétében viszont minden piruvátból acetil-CoA lesz, amely bejut a mitokondriumokba és belép az un. citrátkörbe (Szent György-Krebs ciklus) amelyben NADH és FADH2 molekulák termelődnek, melyek az ATP szintézisét táplálják. Mivel nem képződik több tejsav (mivel a piruvát felhasználódott), a keverékhez hozzáadhatjuk a glükolízisben keletkezett NADH-t is.

Az aerob (oxidatív) energiatermelés három kulcsfontosságú folyamatára a mitokondriumokban kerül sor. [8]  Az egyik a citrátkör majd az azt követő oxidatív foszforiláció, melyekben közös úton történik a glükóz, zsírsavak és aminosavak lebomlásából származó acetil-CoA átalakítása ATP-vé. A harmadik a béta-oxidáció, amelyben a zsírsavak acetil-CoA-vá alakulnak.

A citrátkör a természet egyik legjelentősebb találmánya. A legtöbb szén alapú égésfajtánál a szén oxidációja (égése) szolgáltatja az energiát. Ez a folyamat azonban szabályozatlan és az egyszerre keletkező nagy mennyiségű hő fatális lenne az élőlények számára. A szerves molekulák bomlásakor viszont a felszabaduló energiát azok a kémiai kötések tárolják, amelyek a sejteket összetartó szénláncokban találhatók. A citrátkör ellenőrzött körülményei között a szénatomok közötti kötések úgy bomlanak fel, hogy a felszabaduló energia biztonságosan adagolódjon az oxidatív foszforiláció számára.  A citrátkör az acetil-CoA-val kezdődik, már ha egy körnek van kezdete. A molekula két szénatomot tartalmazó acetilcsoportja reakcióba lép a négy szénatomos oxálacetáttal, hogy hat szénatomos citromsav (citrát) jöjjön létre. Az ezt követő lépésekben két szénatom kiválik a citrátból és oxigén jelenlétében két CO2 molekula képződik, és a végén ismét létrejön az oxálacetát, amely képes rá, hogy egy újabb acetil-CoA-val újrakezdje a ciklust. [9] A folyamat oxidatív lépései során felszabaduló energia nagyenergiájú elektronok formájában a NAD+-hoz jut és NADH képződik belőlük. A citrátkörben minden acetil-CoA-ból három NADH és egy FADH2 molekula képződik, majd átviszik az elektronrakományukat az oxidatív foszforiláció folyamatába. Ezek a molekulák két olyan elektront hordoznak, amelyet átadhatnak. Ez azért fontos, mert ha egy sejt protonok és elektronok mozgatásával elektromos gradienst (feszültségkülönbséget) tud előidézni, akkor energiát tud generálni. A citromsavciklust minden esetben oxidatív foszforiláció követi.

Az oxidatív foszforiláció, vagyis oxigén felvétele annak érdekében, hogy az ADP foszforilálódjon (felvegyen egy foszfátcsoportot), a belső mitokondriális membrán redőiben zajlik, öt nagy fehérjekomplexum közreműködésével.  Az elsőnél a NADH, a másodiknál a FADH2 szabadul meg egy-egy elektronjától és oxigénnel visszaoxidálódnak NAD+-á, illetve FADH-vá, miközben víz képződik. A leadott elektronok un. elektrontranszport -láncon (molekuláris átvitelen) keresztül jutnak el a negyedik komplexumhoz, miközben az első, harmadik és negyedik komplexum protonokat (H+) szivattyúz ki a mátrixból a belső membránon át a membránok közötti térbe. A membránok közötti térben levő pozitív töltésű protonok és a mátrixban tárolt negatív töltésű elektronok közötti elektromos gradienst az ötödik fehérje-komplex az un. ATP-szintáz használja ki. Amikor elég nagy a feszültségkülönbség, a membránok közötti térből protonok áramlanak ki az ATP-szintázon keresztül a mátrixba és elindítják azt a reakciót, amelyben foszfátcsoport kapcsolódik az ADP-hez és ATP-vé alakul. Egy menet alatt három ATP keletkezik. A folyamatot tápláló minden NADH két és fél, minden FADH2 egy és fél ATP-t generál.  Így konvertálódik kalóriákká az ételekben tárolt energia.  A citrátkörrel és az oxidatív foszforilációval kapcsolatban összesen négyen kaptak kémiai Nobel díjat 1978 és 1997 között.

Számoljunk. Egyetlen mitokondrium belső membránján akár tízezer ATP-szintáz is helyet kaphat. Egy sejt több ezer mitokondriumot is tartalmazhat. Szervezetünkben mintegy 37 billió sejt található. Így tudunk minden egyes nap a testünkkel megegyező tömegű ATP-t szintetizálni. Még számoljunk. Szervezetünk két lépcsőben von ki energiát a glükózból. Az első a glükolízis, amelyben két ATP keletkezik. Ez gyorsan megy végbe és ez történik a rövid ideig tartó, intenzív erőfeszítéseknél. A második lépés az oxidatív foszforiláció, amelyben további 28 ATP termelődik. Tehát oxigén jelenlétében összesen 30 ATP képződik, míg oxigén nélkül csak 2, vagyis 15-ször kevesebb.  

Most lássuk a zsírok anyagcseréjét. A zsírsejtekben a szervezet alacsony energiaszintje esetén aktiválódik az un. hormonérzékeny lipáz enzim, amely a trigliceridekből felszabadítja a zsírsavakat. A szabad zsírsavak bekerülnek a vérkeringésbe, ahol az albumin nevű fehérje lesz a hordozójuk és eljuttatja őket minden sejthez, amelynek üzemanyagként szüksége van rájuk. [10] Az izomsejtekben nem képződnek trigliceridek, hanem a zsírsavak közvetlenül ATP termelésre használódnak fel. A zsírsavak a mitokondriumokba kerülnek és a bétaoxidációjuk révén részt vesznek az ATP generálásában. Ez több lépcsőben zajlik, és mindenikben két szénatom hasad le a zsírsavláncról, miközben egy NADH, egy FADH2 és egy acetil-CoA képződik. Az acetil-CoA belép a citrátkörbe (lásd, folyamatábra), ahol még további három NADH és egy FADH2 keletkezik. Az egész folyamat bámulatosan hatékony, mivel csak két ATP molekulába kerül. Egy tipikus (16 szénatomos) zsírsavmolekula energiájával, oxigén jelenlétében 106 molekula ATP generálható. [11]

Végül vizsgáljuk meg a fehérjék metabolizmusát.  Ezekből komplikáltabban jutunk energiához. Először is, a proteineket felépítő aminosavak nem egyformák. [12] Másodszor, a proteinek, a szénhidrátoktól és zsíroktól eltérően, a C, H és O mellett jelentős mennyiségű nitrogént is tartalmaz. Míg az emberi szervezet gond nélkül képes az előbbiek tárolására, a nitrogént el kell távolítsa. Az amino-csoportokból ammónia lesz, amelyet a transzportmechanizmusok eljuttatnak a májba, és ott karbamiddá alakul, majd visszakerül a vérbe. A vese kivonja a vérből a karbamidot, amely a húgyutakon távozik a vizelettel. A lebontási módszerek a következő lépésekben már különböznek. Az aminosavak vagy glükogenikus típusok, vagy ketogén típusok. Az előbbiek esetén, az amino-csoport leválasztása után visszamaradó szénváz, eltérő pontokon, de egyszerűen beléphet a citrátkörbe. Az utóbbiak viszont lebontásuk előtt ketontestekké alakulnak.

A gond az, hogy nincs aminosav raktárunk szűk napokra.  Amit nem használunk fel azonnal, arról a szervezetünk leszedi az amino-csoportot, a maradék pedig bekerül a citrátkörbe, ahol azonnal acetil-CoA lesz belőle, vagy ketontestekké alakul, és azokból lesz acetil-CoA. De ha túl sok az acetil-CoA, akkor zsírsavakká alakul át (de novo lipogenezis, a bétaoxidáció fordítottjának megfelelő folyamat) azok pedig a zsírsejtekben kerülnek eltárolódásra. Ugyancsak felháborító, hogy a glükózzal is ez történik, miután megtelnek a glükózraktárak. A felesleges glükóz lebomlik piruváttá, ebből bizony acetil-CoA lesz, amely zsírsavvá alakul és zsírként tárolódik. Szóval, az összes felesleges energia kizárólag zsír formájában kerül raktározásra. A köztes anyagcsere és energiatárolás teljes folyamatát az inzulin vezérli. Az inzulin kezeli azt a kapcsolót is, amely az üzemanyagot hordozó köztes termékek tárolási és lebomlási üzemmódja között választ.  A magas inzulinszint (pl. étkezés után) serkenti az aminosavak beépülését az izmokba, valamint az acetil-CoA-ból történő zsírsavszintézist. Alacsony vércukorszint mellett (pl. koplalás), az inzulin szintje is csökken, ez átkapcsol lebomlási üzemmódba, és a glükogén lebomlik, hogy több legyen a vérben a glükóz.  [13]   

Mint láthattuk, az az oxálacetát normálisan pótlódik a citrátkörben, de piruvátból is létrejöhet. Elég elérhető oxálecetsavnak kell lennie, amely reakcióba léphet a glükózból és zsírokból keletkezett acetil-CoA-val, különben lelassul a citrátkör. Bizonyos mennyiségű piruvátnak tehát nem acetil-CoA-vá kell konvertálódnia, hanem oxálecetsavvá, hogy fenntartható legyen a citrátkör. Miközben az acetil-CoA nagy része zsírsavakból termelődik, a bétaoxidációjuk akkor hatékony, ha elegendő glükóz van ahhoz, hogy megfelelő mennyiségű oxálecetsav keletkezzen. A zsírsavak tehát hatékonyabban oxidálódnak cukor jelenlétében!

Alapesetben (szinte) az összes acetil-CoA belép a citrátkörbe, hogy ATP-t generáljon. De több olyan helyzet is előfordulhat, amikor az acetil-CoA termelése nagyon megnő. Éhezéskor, alacsony szénhidráttartalmú étrendnél, elhúzódó intenzív fizikai tevékenység mellett a glükogénraktárak kiürülnek. A máj erre glükoneogenezissel reagál, hogy fenntartsa a vér glükózszintjét, és ehhez minden elérhető oxálecetsavat felhasznál. Ám de, ha oxálecetsavból nincs elég, akkor lelassul a citrátkör és felszaporodik az acetil-CoA. Ráadásul, ha kevés a szénhidrát, a szervezet elsősorban a zsírsavakból nyer energiát, de a zsírsavak bétaoxidációja során még több acetil-CoA termelődik. Nos, ez nem vezet egzisztenciális krízishelyzethez, mert ilyen esetekben az acetil-CoA jelentős hányada ketontestekké, röviden ketonokká alakul, a ketogenezisnek nevezett folyamatban. A májban keletkezett ketonokat azután a vér elszállítja a szervekhez (izmok, szív, agy), minden mitokondriummal rendelkező sejt fel tudja venni és visszakonvertálni üzemanyagként használható acetil-CoA-vá. Minden mitokondriummal rendelkező sejt hasznosítani tudja a ketonokat, amelyek visszakonvertálódnak üzemanyagként használható acetil-CoA-vá. Amikor a ketonokból nyerünk energiát, az ATP termelés lassabb. Koplaláskor fehérjéket is bontunk le aminosavakra, amelyek belépnek a citrátkörbe, ahol vagy oxálecetsav lesz belőlük, amely a glükoneogenezisbe kerül, vagy acetil-CoA keletkezik, amelyből ketontestek lesznek. Ezért sajnos nem csak a hájunkból, hanem az izomtömegünkből is veszítünk egy keveset. De hát valamit valamiért, nem igaz?

 

-----------------------------------------------------------------------------

Hivatkozások

[1] A glükogén olyan energiaraktár, amely gyorsan elérhető, ha hirtelen sok glükózra van szükség. Valamit valamiért. Gyorsan elérhető, de nem hatékony megoldás. Sok helyet foglal és 1g glükogén előállításához 3g vízre van szükség. Az izomzat legfeljebb 400g, a máj pedig 100g tárolásra képes, a vérben pedig max. 5g glükóz kering. Mivel 1g glükóz 4 kcal energiát szolgáltat, a glükogénraktárunk kb. egynapi szükségletünket (2000 kcal) képes fedezni.

[2] Egy átlagos felnőtt szervezetében 10-20kg zsír van. Mivel 1g zsír 9 kcal energiát szolgáltat, következik, hogy szervezetünk 90-180 kcal energiát tárol zsír formájában. Ez a mennyiség 70-90 napig tud életben tartani, evés nélkül!

[3] Az ATP molekula két részből áll: adenozin (három gyűrű és nitrogén), valamint három foszfátból felépülő trifoszfátból.  A foszfátmolekula egy foszfor és négy oxigénatomból áll és sok kémiai energia kell a molekulák egyesítéséhez. Az anyagcsere végső célja, hogy biztosítsa azt az energiát, amellyel a két foszfátcsoportot tartalmazó adenozin-difoszfáthoz (ADP) egy harmadik foszfátmolekula kötődhet és adenozin- trifoszfát (ATP) jön létre.

[4] A szénnek oxigén jelenlétében történő elégetése sok hőenergiát szabadít fel, miközben melléktermékként szén-dioxid keletkezik. Ha a tápanyagok metabolizmusa során, a szén alapú szerves köztes termékek „elégetése” során az energia hasonlóan durva löketben szabadulna fel, szó szerint felforrna a vérünk.

[5] Egy átlagos napon egy átlagember szervezete 50-75 kg ATP-t használ fel, úgy, hogy közben 500-750 alkalommal újrahasznosítja. Ez kb. 8x10exp23 ATP molekula tömegének felel meg.

[6] A citrátkörben az elektronhordozók szerepét a NAD+/NADH és a FADH/FADH2 molekulapárok töltik be. Amikor a NAD+ vagy FADH reakcióba lép a vízzel, NADH, illetve FADH2 képződik, és ezek a molekulák két olyan elektront hordoznak, amelyet leadhatnak.

[7] A máj egyik fontos feladata a vércukorszint fenntartása. Ha a vércukorszint alacsony, például koplalásnál vagy intenzív testgyakorlásnál, akkor a máj glükoneogenezissel visszaállítja a glükózszintet a normális tartományba.

[8] A mitokondriumok a sejt energiatermelésének specializálódott központjai. Két membránjuk van, mindkettő egy-egy vékony kettős zsírmolekulákból (lipidekből) álló réteg, amelyek elválasztják egymástól a vizet tartalmazó rekeszeket. a belső membrán belsejében (mátrix) egy nagy fehérjemolekulákból álló komplexum található, amely a légzés energiáját felhasználva pozitív hidrogénionokat azaz protonokat mozgat a belső membránon keresztül, protongradienst hozva létre, vagyis a membrán egyik oldalán nagyobb a protonok koncentrációja, mint a másik oldalon. A membrán általában nem átjárható a protonok számára, ezt csak úgy tehetik meg, ha keresztülhaladnak egy speciális molekulán (ATP-szintáz), amely molekuláris turbinaként működik. Ez valóban turbinaként forog a protonok áthaladásakor és ennek eredményeként egy ATP molekulát hoz létre azáltal, hogy egy ADP molekulához hozzáad egy harmadik foszfátmolekulát.

[9] Miután létrejött a 6 szénatomos citrát molekula, a következő lépésben átalakul saját izomerjévé (izocitrát), majd oxidálódik és létrejön az 5 szénatomos ak-glutársav (alfa-ketoglutarát), miközben egy CO2 molekula képződik és felszabadul két elektron, melyek egy NAD+ molekulát NADH-vá redukálnak. A továbbiakban irreverzibilis oxidatív dekarboxilezés során szukcinil-CoA képződik meg egy molekula CO2, valamint egy NAD+ molekula redukálódik NADH-vá. A szukcinil-CoA hidrolízise során borostyánkősav (szukcinát) képződik. Ehhez kapcsolódik egy másik reakció, a szubsztrátszintű foszforiláció melyben egy nagy energiájú kötés alakul ki: egy GDP (guanozin-difoszfát) molekula foszforilálódik GTP-vé. Következő lépésben a borostyánkősav oxidálódik és fumársav (fumarát) képződik, miközben egy FAD molekula redukálódik és a keletkező FADH2 hidrogénjei redukálják az ubikinont ubikinollá. Egy vízmolekula felvételével a fumársavból almasav (malát) képződik. A ciklus utolsó eleme a malát oxálacetáttá való átalakulása, miközben még egy NAD+ molekula redukálódik. A citromsavciklus több enzimét negatív visszacsatolásként szabályozza az ATP, ha nagy a sejt energiatöltete. Ezek az enzimek, melyek a citromsavciklus első három lépését szabályozzák, gátlódnak, ha megnő az ATP koncentrációja. Ez a szabályzás biztosítja, hogy a citromsavciklus ne oxidáljon piruvátot és acetil-CoA-t, ha elegendő ATP van a sejtben. Több enzim negatívan szabályozódik, mikor a redukáló ekvivalensek szintje magas a sejtben (magas NADH/NAD⁺ arány).

[10] A zsírok nem oldódnak vízben, ezért nem lehet olyan egyszerűen szállítani őket a vérrel, mint a cukrokat és a hidrofil aminosavakat, hanem csak hordozókkal transzportálhatók. A legtöbb esetben, a triglicerideket a bélfalon át és a vérben is un. kilomikronok szállítják, és egyenesen az izmokhoz kerülhetnek üzemanyagként, vagy a zsírsejtekben elraktározódik a tartalmuk. Az izom- és zsírsejtek felszínén lipázok találhatók, amelyek felismerik a kilomikronokat és lehetővé teszik, hogy dokkoljanak a sejtekhez. Ugyanezek a lipázok leszedik a zsírsavakat a glicerinvázról és a sejten kívüli térben létrejött szabad zsírsavakat a sejtek már fel tudják venni. A zsírsejtek belsejében a szabad zsírsavak glicerinmolekulákkal ismét trigliceridekké egyesülnek, míg az izomsejtekben a zsírsavak direkt ATP termelésre használódnak fel. A legtöbb sejt viszont nem ismeri fel a kilomikronokat, ezért a zsírsavat sem képesek kivonni belőlük. Ezek a sejtek csak a már kibocsájtott zsírsavakat tudják felhasználni.  

[11] Ilyen tipikus zsírsav a palmitinsav, amely a növényekben és állatokban előforduló leggyakoribb telített zsírsav. A molekula egyik végén van a karboxilcsoport (-COOH), amely minden zsírsavban azonos. Utána következik a változó hosszúságú szénlánc. Pl. a palmitinsavban 16, a laurinsavban 12, az oleinsavban 18 szénatom található, és így tovább. A telített zsírsavakban a karboxilcsoport kivételével minden szénatom mind a négy kötése egyszeres, tehát négy különböző atomhoz kapcsolódnak. Ha a szénláncban egy kettős kötés található, akkor a zsírsav egyszeresen telítetlen. Ha egynél több kettős kötés van, akkor többszörösen telítetlen.

[12] Aminosavakból húszféle van, az atipikus aminosavakkal 22 féle, és mindeniket kicsit eltérő stratégiával kell lebontani.

[13] Nyugalomban, amikor sok a felesleges ATP, több ATP molekula átalakul ADP-vé és a leadott foszfátcsoport a kreatin molekulával foszfokreatinná egyesül. hirtelen aktivitáskor, mikor a sejtekben azonnal elérhető ATP elhasználódott (2-4 másodperc), a sejtek a foszfokreatinban tárolt foszfátcsoportokkal feltöltik az ADP-ket ATP-kké, amit rögtön fel tudnak használni. Ez a rendszer 8-10 másodpercnyi fizikai aktivitáshoz elegendő energiát biztosít. Már az azonnal elérhető ATP és a foszfokreatin felhasználása közben ezerszeresére nő a glükolízis intenzitása a rendelkezésre álló glükózból.  Kb. 10 másodpercnek kell eltelnie ahhoz, hogy a glükolízis által termelt ATP elérhető legyen. Az azonnal elérhető glükóz sem tart ki sokáig (kb. 30 másodperc), ezért a szervezet a májban és izmokban levő glükogénraktárakhoz fordul. A gond, hogy a glükolízis anaerob folyamat és oxigén hiányában a piruvát tejsavvá alakul. Ez a folyamat legfeljebb 90 másodpercig tartható fenn, ezután elindulnak az aerob folyamatok oxigén jelenlétében.