Skeletspieren kunnen via verschillende mechanismen extra ATP produceren als er niet genoeg zuurstof is:

Anaerobe glycolyse: Wanneer de zuurstoftoevoer beperkt is, kunnen spieren glucose afbreken zonder zuurstof te gebruiken in een proces dat anaerobe glycolyse wordt genoemd. Dit proces vindt plaats in het cytoplasma van spiercellen en resulteert in de productie van ATP, samen met de bijproducten pyruvaat en lactaat.

Afbraak van creatinefosfaat: Creatinefosfaat (CP) is een energierijke verbinding die wordt opgeslagen in de skeletspieren. Wanneer er een onmiddellijke vraag naar energie is en zuurstof beperkt is, kan CP worden afgebroken om ATP te produceren. Het enzym creatinekinase vergemakkelijkt deze reactie, waarbij een fosfaatgroep van CP naar ADP wordt overgedragen, waardoor ATP wordt gegenereerd.

fosforylering op substraatniveau: Naast anaerobe glycolyse kunnen spiercellen ook fosforylering op substraatniveau gebruiken om ATP te genereren zonder zuurstof. Dit proces omvat de directe overdracht van een fosfaatgroep van een substraatmolecuul naar ADP, resulterend in de vorming van ATP. Een voorbeeld van fosforylatie op substraatniveau in skeletspieren is de omzetting van glucose-6-fosfaat in fructose-6-fosfaat.

Vetzuurmetabolisme: Hoewel het geen primaire energiebron is tijdens intensieve oefeningen, kunnen skeletspieren ook vetzuren gebruiken als energiebron wanneer de zuurstof beperkt is. Het vetzuurmetabolisme vindt plaats in de mitochondriën en omvat de afbraak van vetzuren in acetyl-CoA, dat de citroenzuurcyclus (Krebs-cyclus) binnengaat. Hoewel de citroenzuurcyclus zuurstof vereist, kan er tijdens het vetzuurmetabolisme een deel van ATP worden geproduceerd door fosforylering op substraatniveau.

Spierglycogeenafbraak: Spierglycogeen, een opgeslagen vorm van glucose, kan worden afgebroken om glucose-1-fosfaat vrij te maken via een proces dat glycogenolyse wordt genoemd. Dit glucose-1-fosfaat kan vervolgens de anaerobe glycolyse ingaan of worden omgezet in glucose-6-fosfaat om fosforylering op substraatniveau te ondergaan, waardoor ATP wordt gegenereerd.

Deze mechanismen zorgen ervoor dat de skeletspieren ATP kunnen blijven genereren, zelfs wanneer de zuurstofbeschikbaarheid beperkt is, waardoor de spierfunctie en de productie van energie worden gewaarborgd die nodig is voor korte termijn, intensieve activiteiten of tijdens de overgang naar aëroob metabolisme. Het is echter belangrijk op te merken dat deze anaerobe processen lactaat produceren, wat kan bijdragen aan spiervermoeidheid en moet worden verwijderd door daaropvolgend herstel en zuurstoftoevoer.