L'energia necessaria per la contrazione muscolare, proviene da reazioni biochimiche particolari, che vengono utilizzate in modo differente, a seconda del tipo, della durata, e dell’intensità del lavoro che viene effettuato. Il substrato utilizzato per le contrazione muscolare e la molecola di ATP; senza l'ATP, i muscoli non sarebbero assolutamente in grado di contrarsi, e quindi di produrre movimento. Quale che sia la fonte, l'ATP, permette ai muscoli di lavorare, perché nelle sue molecole sono contenuti legami chimici particolari,altamente energetici, la rottura dei quali libera l'energia che le fibrille dei muscoli sono in grado di utilizzare In sintesi le fonti energetiche sono:

Queste sono rappresentate dalle scorte di ATP preesistente nei muscoli, e dal CP (fosfocreatina) che può dare ATP. Queste fonti energetiche hanno molta importanza in tutte le prestazioni che richiedono scatto, perché sono sistemi di costituzione di ATP molto veloci, che però si esauriscono subito.

Queste durano un po’ di più delle fonti immediate, e comprendono la cosiddetta GLICOLISI ANAEROBICA, che permette di utilizzare glicogeno, in assenza di ossigeno, per produrre ATP ed acido lattico che si accumula e può essere eliminato solo lentamente dall'organismo, producendo una sensazione di fatica muscolare. La quota di ATP che può essere prodotta con questo meccanismo pu0arrivare solo ad un certo limite, oltre il quale non è possibile ulteriore produzione; si parla quindi di massimo debito di ossigeno lattacido, che può essere raggiunta in un tempo compreso tra poche decine di secondi ed alcuni minuti, infatti la dote di tenuta, o resistenza anaerobica e particolarmente sviluppata in coloro che praticano discipline che necessitano di uno sforzo intenso per una breve durata ( es: mezzofondisti). 

Queste comprendono i meccanismi ossidativi, in cui l'ossigeno reagendo con zuccheri, grassi e proteine produce ATP. La reazione attraverso la quale si produce energia secondo il processo aerobico e:
Glucosio + Ossigeno = Acqua + Anidride Carbonica + ATP in cui l’ossigeno viene portato ai muscoli dai globuli rossi, attraverso i capillari, mentre il glucosio si trova in parte nei muscoli come glicogeno e quando questo viene esaurito, il torrente circolatorio lo rifornisce dal fegato. Nel meccanismo aerobico, il glucosio può essere sostituito dai grassi liberi:
Acidi grassi + Ossigeno = Acqua + Anidride Carbonica + ATP tali acidi grassi sono dei costituenti dei grassi che si trovano nei depositi adiposi dell'organismo, che arrivano alla fibra muscolare tramite il torrente circolatorio. Il meccanismo aerobico è assai redditizio rispetto a quello anaerobico, ed inoltre non produce scorie, quali l’acido lattico; questo consente di mantenere per alcuni minuti ed anche ore uno sforzo non intensissimo, ma costante ( corsa lunga, maratona, ciclismo, sci di fondo). La massima quantità di ATP che può essere prodotta con il meccanismo ossidativo e in stretta dipendenza dal "massimo consumo di ossigeno" (capacità aerobica massima), relativa ad ogni singolo individuo e quindi proporzionale all’efficienza di altri organi ed apparati (app. cardiocircolatorio, respiratorio). E’ importante dire che durante un esercizio fisico, nell'ambito del metabolismo anaerobico costituito dalla disgregazione del CP e dalla glicolisi anaerobica, si viene a contrarre un cosiddetto "debito di ossigeno": si tratta del ritardo con cui il debito di ossigeno segue, nell'organismo, gli eventi meccanici della contrazione muscolare; ne deriva che l’energia ( l'ossigeno) necessaria per la resintesi dell'ATP, scisso nella fase iniziale del lavoro, deve essere presa a debito da meccanismi non ossidativi, in pratica dalla scissione della fosfocreatina ( debito alattico) e dalla glicolisi anaerobica con accumulo di acido lattico (debito alattico). Quando si passa dalle condizioni di riposo, ad un lavoro di intensità costante, il consumo di ossigeno fino ad un valore corrispondente alla entità del lavoro, non si accorda istantaneamente al nuovo livello di equilibrio, ma vi giunge dopo un certo tempo. Ciò si esprime dicendo che all'inizio dell’attività il soggetto contrae un debito di ossigeno, che poi viene pagato al termine del lavoro. Il debito di ossigeno risulta dalla somma di un debito alattacido e di un debito lattacido. Il debito alattacido e quello che si contrae senza che nell'organismo si formi acido lattico: infatti, nei muscoli esiste una certa quantità di ATP che fa da serbatoio; quando si inizia il movimento, questo serbatoio comincia a svuotarsi. Anche se con un certo ritardo, si comincia a formare nuovo ATP, sia con il meccanismo aerobico, sia con il meccanismo anaerobico. Se lo sforzo fosse uniforme si dovrebbe avere una situazione di equilibrio tra l'ATP che viene consumato e l'ATP che viene prodotto. Pero la formazione di ATP, durante il movimento inizia con un certo ritardo, per cui non si riformerà la quantità che esisteva prima. Pertanto al termine dello sforzo, l'organismo si preoccuperà di riportare il serbatoio in equilibrio attraverso la produzione di ATP con metodo ossidativo. L'ossigeno introdotto nell'organismo, dopo lo sforzo, per riformare le riserve di ATP mancante, si dice che paga il "debito di ossigeno alattacido", ed il tempo necessario per pagare questo debito varia da pochi secondi, ad alcuni minuti ( componente rapida). Il debito di ossigeno lattacido, invece, richiede un tempo assai lungo per essere pagato, ed esso si accompagna alla comparsa nei muscoli e nel sangue di acido lattico. Ciò significa che lo sforzo e stato cosi intenso che l'ATP prodotto con il metodo aerobico non e stato sufficiente; e intervenuto allora il meccanismo anaerobico. Infatti l'organismo in caso di bisogno, produce ATP senza ossigeno, ma a condizione che cessato lo sforzo, ai muscoli sia versata quella quantità di ossigeno che sarebbe dovuta giungere loro se l'ATP fosse stato totalmente prodotto dall'ossigeno. Si parla allora di debito di ossigeno lattacido, che in un soggetto non allenato e pagato assai lentamente.

In conclusione possiamo cosi riassumere:
- ogni attività motoria e legata ad un dispendio di energia
- l'ATP costituisce la fonte diretta di energia per la contrazione muscolare
- il tasso di ATP nelle cellule del nostro corpo e relativamente basso, ma molto costante
- le riserve di ATP consumate debbono essere rapidamente reintegrate
- il ristabilimento di ATP da due processi:
1) aerobici (con partecipazione dell'ossigeno)
2) anaerobici (disgregazione del CP e glicolisi)
nel caso di attività muscolare faticosa, i diversi meccanismi partecipano al lavoro in tempi diversi: la reazione creatinfosfochinasica raggiunge il suo massimo dopo 2-3 sec. di lavoro; poi dal momento che le riserve di CP non sono elevate, questa reazione decresce rapidamente. La glicolisi si sviluppa più lentamente, rilevando la sua massima intensità nel primo o secondo minuto di lavoro, e può durare alcuni minuti. I processi aerobici si svi luppano completamente solo verso il terzo - quinto minuto.
- l'allenamento fa si che si possono aumentare le capacita aerobiche e anaerobiche, cioè le possibilità energetiche globali; quindi aumentano la "Capacita Aerobica Massima", che rappresenta la massima quantità di ossigeno che siamo in grado di assumere nell'unita di tempo ( VO2 max), con conseguente maggior produzione di ATP/min, ed il " Massima Debito di Ossigeno Lattacido" (anche se in modo più limitato; sembra ci sia solo un’aumentata tolleranza dei tassi di acidità). Le capacità aerobiche sono strettamente dipendenti da quei sistemi che favoriscono l'arrivo e l'utilizzazione dell'ossigeno nei tessuti e quindi dal sistema respiratorio, cardiocircolatorio, dall'utilizzazione tissutale di ossigeno · uno degli effetti più importanti dell'allenamento è, in generale, la migliorata tolleranza allo sforzo, dovuta ad una serie di fattori quali: più tardivo intervento del meccanismo lattacido (innalzamento della cosiddetta " soglia aerobica"), minor impegno dei muscoli respiratori, incremento della capacità ossidativa del muscolo (soprattutto nei riguardi dei grassi), la migliorata capillarizzazione.