New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here

Exercise Physiology Week 5 Notes

by: Aurora Moberly

Exercise Physiology Week 5 Notes PE 3070

Marketplace > Southern Utah University > Physical Education > PE 3070 > Exercise Physiology Week 5 Notes
Aurora Moberly
GPA 3.91

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

These notes cover all of chapter two and the beginning of chapter five.
Exercise Physiology
Dr. Julie Taylor
Class Notes
25 ?




Popular in Exercise Physiology

Popular in Physical Education

This 5 page Class Notes was uploaded by Aurora Moberly on Saturday September 24, 2016. The Class Notes belongs to PE 3070 at Southern Utah University taught by Dr. Julie Taylor in Fall 2016. Since its upload, it has received 7 views. For similar materials see Exercise Physiology in Physical Education at Southern Utah University.


Reviews for Exercise Physiology Week 5 Notes


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 09/24/16
Test: 10/5 PE 3070 Chapter 2: Bioenergetics and Muscle Metabolism ­ Substrates: Fuel sources from which we make energy molecules (ATP): CHO, fat, protein ­ Bioenergetics: Process of converting substrates into energy; Performed at a cellular level ­ Metabolism: Chemical reactions in the body ­ Catabolism: Breaks things down ­ Anabolism: Building things  ­ ATP ­ Only 40% of total energy consumed is used to generate ATP, 60% is released as heat ­ ATP is a high­energy compound, the primary energy molecule for the human body, derived from food sources and local  phosphorylation ­ When the ATP molecule combines with water and ATPase the last phosphate group splits away releasing large amounts of  free energy reducing ATP to ADP and P i ­ Phosphorylation: A phosphate group is added to the low­energy compound, ADP, to form ATP ­ Local Phosphorylation: ATP production that occurs within the muscle cell ­ Substrate Level Phosphorylation: ATP generated independent of oxygen ­ Oxidative Phosphorylation: ATP generation that requires oxygen  ­ Energy ­ 1 kilocalorie is the amount of heat energy needed to raise 1L of water 1°C ­ CHO and Protein 4kcal/g; Fat 9kcal/g ­ CHO ­ CHO is the preferred substrate because it is an easier molecule to metabolize and is used in 2 out of 3 energy pathways  ­ CHO is found in the body as blood glucose, liver glycogen, muscle glycogen ­ Fat ­ Fat is less readily available because it has to be reduced from triglycerides to glycerol and free fatty acids ­ Free fatty acids (FFA) are used to form ATP ­ Protein ­ Only used for energy during very long bouts of exercise or starvation ­ Gluconeogenesis: The process by which protein is converted into glucose ­ Lipogenesis: The process of converting protein into FFA ­ Only the amino acids of protein can be used for energy  ­ Rate of Energy Production ­ Rate is determined by:  1. Availability of the primary substrate  2. Enzyme activity  3. Availability of cofactors ­ Mass Action Effect: Increased substrate availability increases the rate of the metabolism ­ Enzymes: Proteins that speed up reactions by lowering the activation energy required to begin a reaction ­ Many enzymes require cofactors to function so their availability can effect enzyme activity as well ­ Rate­Limiting Enzyme: One enzyme that controls the rate of the reaction ­ The three energy systems are (Fast to Slow): 1. Phosphagen System (Anaerobic metabolism) 2. Glycolysis (Anaerobic metabolism) 3. Oxidative Phosphorylation (Aerobic metabolism) ­ All three systems are always active ­ Phosphagen System: ATP­PCr System and Myokinase System ­ Initiates every muscular movement; Substrate level metabolism; CHO only ­ Phosphocreatine (PCr): High­energy molecule stored in cells  ­ This system can sustain the muscle’s energy needs for 3­15sec during high intensity exercise ­ ATP­PCr System: ­ ATP­PCr is used more than myokinase system ­ PCr + ADP + Creatine kinase  ATP + Creatine ­ The energy released from the break of PCr is used to regenerate ATP ­ Creatine Kinase: Enzyme that breaks P from PCr i ­ Activity is increased when concentrations of ADP or P are inireased  ­ Activity is inhibited when concentrations of ATP are increased  ­ Myokinase System: ­ Not the preferred pathway because we don't have a lot of myokinase ­ 2ADP + Myokinase  ATP + AMP ­ Glycolytic System 1. Glycolysis begins with a 6­carbon glucose molecule (glucose­6­phosphate) ­ Blood glucose is converted to glucose­6­phosphate by the enzyme hexokinase, this process costs one ATP ­ Muscle glycogen is converted to glucose­6­phosphate by the enzyme phosphorylase, this doesn't cost any ATP 2. Phosphofructokinase (PFK): Rate limiting enzyme for glycolysis; Early in the glycolysis process; Uses 1 ATP ­ If ATP concentrations are high the activity of PFK decreases ­ If ADP and P cincentrations are high the activity of PFK increases 3. Fast Glycolysis: Glycolysis done in the absence of oxygen ­ Produces 2 H  that are transported to the electron transport chain (ETC) by coenzyme NAD 4. Aerobic Glycolysis: Glycolysis done in the presence of oxygen   ­ Produces 2 H that are transported to the ETC by coenzyme NAD 5. Pyruvate: End product of glycolysis + ­ Fast glycolysis produces pyruvate converts it to lactic acid that dissociates into lactate and H ­ Aerobic glycolysis produces pyruvate converts it to acetyl CoA using oxygen that then travels to the mitochondria  to begin oxidative phosphorylation  6. Products of Glycolysis: ­ Blood glucose glycolysis results in a net production of 2 ATP ­ Muscle glycogen glycolysis results in a net production of 3 ATP + ­ Glycolysis results in 4 H  ions (2 from fast glycolysis and 2 from aerobic glycolysis) ­ Glycolysis results in 2 pyruvate molecules that can be converted to lactic acid or acetyl CoA + ­ Fatigue from glycolysis occurs because of the build­up of H  causing acidification of muscle fibers which impairs glycolytic enzyme function ­ Acidification also decreases muscle fibers calcium­binding capacity impeding muscle contraction  ­ Glycolysis operates within the cell cytoplasm; Substrate CHO ­ Glycolysis used during the first 2 minutes of exercise ­ Cori Cycle: How the body processes lactic acid/lactate ­ Lactate in the muscle diffuses into the blood stream then travels to the liver ­ Lactate in the liver goes through a series of enzymatic (cori cycle) steps and is converted to glucose that can reenter the blood stream or it is converted to glycogen and stored in the liver ­ Oxidative System: Overview ­ Occurs in the mitochondria; Substrates can be CHO or fats ­ Three main processes: Glycolysis, Krebs cycle, Electron transport chain 1. 2 Pyruvic acids from glycolysis are converted to 2 acetyl CoA 2. Each acetyl CoA enters the Krebs cycle and produces ATP, carbon dioxide and hydrogen 3. Hydrogen in the cell combine with two coenzymes NAD and FAD that carry it to the ETC 5. ETC Hydrogen gradient produces ATP 7. ETC recombines hydrogen atoms with oxygen to produce water and prevent acidification of the muscle 8. ATP production results in 32/33 from glucose/glycogen or 100+ from FFA 9. ETC Products: ATP, CO , Wa2er ­ Oxidative System: Krebs Cycle ­ 2 Krebs cycles occur due to the 2 acetyl CoA produced ­ Products (2 Krebs cycle):4    (3NAD 1FAD), 12 CO , 2 ATP 2 ­ Oxidative System: Electron Transport Chain ­ H are transported to the ETC via NAD and FAD + ­ Every H  that NAD drops off to the ETC results in 3 ATP but nets 2.5 ATP because it costs energy to transport H + +  ­ Every H that FAD drops off results in a net of 1.5 ATP ­ At the end of the ELC H  combines with oxygen to form water preventing acidification  of the cell ­ Net energy production is 33/34 ATP per molecule of glucose/glycogen ­ Oxidative System: Fat ­ Fat is stored as triglyceride and broken down into one molecule of glycerol and three molecules of FFA this process is  known as lipolysis ­ Lipases: Enzymes that break down triglycerides; Occurs in the fat cell ­ Fat is stored within muscle fibers and in adipose tissue cells called adipocytes  ­ β­oxidation: Process in which FFAs are converted into acetyl CoA; Requires 2 ATP for activation ­ Every two carbons of the FFA are broken off to form acetyl CoA (16­carbon FFA would form 8 acetyl CoA) + + ­ Every bond broken in FFA releases 2 H  (1NAD 1FAD) (16­carbon FFA would release 14 H ) ­ FFA requires more oxygen because FFA contains more carbon molecules than a glucose molecule  ­ Fats are heterogeneous, (every FFA molecule is different) the amount of ATP produced depends on the FFA oxidized ­ Oxidative System: Protein ­ Gluconeogenesis: Process of glucose being converted amino acids  ­ When amino acids are catabolized they release nitrogen which cannot be oxidized by the body  ­ Nitrogen can be used to form new amino acids or is converted to urea and excreted out of the body through urine ­ This conversion requires the use of ATP ­ Oxidative Capacity of Muscle ­ Oxidative Capacity of Muscle: The maximal capacity of muscle to use oxygen ­ Oxidative Capacity depends on: 1. Oxidative enzyme concentrations and activity 2. Fiber type composition  3. Oxygen availability ­ Enzyme activity can be measured to determine the oxidative capacity of a muscle ­ The most commonly measured enzymes are succinate dehydrogenase and citrate synthase ­ The more oxidative enzyme activity a muscle has the greater its oxidative capacity ­ Type I fibers have a greater capacity for aerobic activity because they have more mitochondria at greater concentrations  than type II fibers  ­ The more type I fibers a muscle has the greater its oxidative capacity  ­ Type II fibers can be trained to have a greater oxidative capacity  ­ In response to exercise the body increases respiration, heart rate, force of heart beat, dilates arterioles, ect. this is all done to  increase oxygen levels in the body ­ The availability of oxygen is the number one determinate of the oxidative capacity of a muscle ­ The human body stores little oxygen so the oxygen entering the blood is directly proportional to the amount of oxygen used  by tissues for oxidative metabolism ­ Enzymes Overview ­ Myosin ATPase: Releases energy from ATP on the myosin head ­ Creatine Kinase: Breaks apart PCr to form ATP in the phosphagen system ­ Myokinase: Breaks apart one ADP to form ATP from another ADP in the phosphagen system ­ Hexokinase: Breaks apart one ATP to form glucose­6­phosphate from blood glucose to begin glycolysis ­ Phosphorylase: Converts muscle glycogen to glucose­6­phosphate to begin glycolysis ­ Phosphofructokinase (PFK): Rate limiting enzyme of glycolysis; Uses one ATP to convert molecules early in the  glycolysis process ­ Succinate Dehydrogenase: Complex II in the ETC and the only enzyme that participates in the Krebs cycle and the ETC ­ Citrate Synthase: Catalyzes the first reaction in the citric acid cycle; The condensation of acetyl­CoA and oxaloacetate to  form citrate Chapter 5: Energy Expenditure and Fatigue ­ Measuring Oxidative Capacity ­ Direct Calorimetry: Measures the body’s heat production to calculate energy expenditure ­ Indirect Calorimetry: Calculates energy expenditure from the respiratory exchange ratio (RER) of CO  and O2 2 ­ RER ­ RER equation: VCO /VO 2 2 ­ RER value at rest is 0.80 and the range is from 0.70­1.0 ­ The closer your RER is to 0.70 the more your body is relying on fats for fuel; Closer to 1.0 means your body is relying on  CHO for fuel  ­ CHO RER: C H O 6> 12 A6  + 6CO  + 6H O  2 2 ­ CHO Requires 9 O  to fully catabolize the glucose molecule, we already have 3 O  from the glucose molecule  2 2 therefore we need 6 O  fr2m the environment  ­ We get 1.0 for CHO RER because we produce 6 CO2 and consume 6 O  therefore 6 CO 26 O = 1.0 2 2 ­ Fat RER: C H 16 32 120ATP + 16CO  + 16H O  2 2 ­ Requires 24 O  t2 fully catabolize this FFA, we already have 1 O  from th2 FFA molecule therefore we need 23 O   2 form the environment ­ We get 0.70 for Fat RER because we produce 16 CO2 and consume 1 O  therefore 16 C2 /23 O = 0.70 2 2 ­ Protein is not considered because of its minimal influence ­ Isotopes ­ Isotopes: Radioactive molecules that can be tracked for long term measurements of daily metabolism ­ Carbon 13 can be infused in the body and is selectively traced to determine its movement and distribution 2 ­ Doubly Labeled Water:  H (deuterium) is infused with water and ingested; The rate at which the substrate leaves the body  is monitored and used to calculate how much energy is expended ­ Measuring Energy Expenditure ­ Metabolic Rate: Rate at which the body expends energy at rest and during exercise measured as whole­body oxygen  consumption and its caloric equivalent (Means that it’s measured in kcals) ­ Basal Metabolic Rate: Minimum energy required for essential physiological function; Measured in very controlled  conditions ­ Resting Metabolic Rate: Very similar to BMR except for the measurement conditions are not strictly controlled (Usually  results in a higher measured expenditure than BMR) ­ Total Daily Energy Expenditure: The energy required for normal daily activity ­ Factors that affect BMR: 1. Increased fat­free mass (muscle) increased BMR 2. Increased body surface area increased BMR 3. Increase in age gradually decreases BMR  4. Increased body temperature increased BMR  5. Increased stress increased BMR 6. Increased levels of thyroxine and epinephrine (stress hormones) increased BMR ­ Metabolic Rate During Submaximal Exercise ­ Metabolism increases as exercise intensity increases ­ Increase in power output increases VO 2 ­ VO sresponse as high rates of work don’t follow the pattern of a steady­state of work ­ Slow Component of Oxygen Uptake Kinetics: Power outputs above lactate threshold cause the oxygen consumption to  increase beyond the typical 1­2 min needed to reach a steady­state value ­ The mechanisms for this slow component is due to the alteration in muscle fiber recruitment for more type II  muscle fibers which are less efficient with oxygen consumption ­ VO 2Drift: Slow increase in VO  du2ing prolonged submaximal constant power output exercise; Observed at power outputs below lactate threshold ­ Maximal Capacity for Aerobic Exercise ­ Maximal Oxygen Uptake (VO 2max: Maximal capacity for the oxygen consumption by the body during maximal exertion ­ Best single measure of cardiorespiratory endurance ­ VO 2max increases with 8­12 weeks of training and then plateaus even with continued training but athletes can develop the  ability to perform at a higher percentage of their VO 2max ­ VO 2max is expressed relative to body weight because energy requirements vary with body size  ­ As intensity increases some subjects can reach volitional fatigue (muscle fatigue) before plateau occurs in VO  response 2 ­ Peak Oxygen Uptake (VO 2peak: Highest oxygen uptake achieved during exercise when volitional fatigue is reached before  the plateau of VO  2esponse ­ Factors that Affect VO 2max 1. Age: 25­30 years VO 2maxdecreases about 1% each year 2. Gender: Women have lower VO 2maxdue to higher body fat and lower blood hemoglobin content ­ Anaerobic Effort and Exercise Capacity (Figure 5.5 pg129) ­  Oxygen consumption is required for several minutes to reach fully functional aerobic processes and as a result the body  experiences an oxygen deficit ­ Oxygen Deficit: Occurs due to the difference in oxygen needs and supply during the transition from rest to exercise ­ Excess Post Exercise Oxygen Consumption (EPOC): Volume of oxygen consumed during the minutes immediately after  exercise ends that is above normal consumption at rest  ­ Factors causing EPOC to occur: 1. During the initial phase of exercise some oxygen is barrowed from oxygen stores and that must be  replaced 2. Respiration post exercise remains temporarily elevated in an effort to clear CO  tha2 has accumulated in  body tissue 3. Body temperature elevating metabolic and respiratory rates which require more oxygen 4. Elevated concentrations of norepinephrine and epinephrine that require more oxygen 5. Replenishing ATP and PCr concentrations 6. Clearing lactate produced by anaerobic metabolism ­ Lactate Threshold: The point at which blood lactate begins to substantially accumulate above resting concentrations  during exercise of increasing intensity; Point during exercise when rate of lactate production exceeds the rate of lactate  clearance ­ Expressed as the percentage of maximal oxygen uptake %VO 2max ­ Untrained adults have lactate threshold between 50­60% VO 2max ­ Elite endurance athletes have lactate threshold between 70­80% VO 2max ­ High VO  and a high % VO  are two major determinants of a successful endurance athlete 2max 2max ­ The lactate threshold determines the fastest pace that can be tolerated during a long­term endurance event


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

25 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Jennifer McGill UCSF Med School

"Selling my MCAT study guides and notes has been a great source of side revenue while I'm in school. Some months I'm making over $500! Plus, it makes me happy knowing that I'm helping future med students with their MCAT."

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."


"Their 'Elite Notetakers' are making over $1,200/month in sales by creating high quality content that helps their classmates in a time of need."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.