有酸素運動をすると細胞でエネルギー代謝を行っているミトコンドリアが増える、と一般には説明されています。しかし、実際にはミトコンドリアの数が増えているわけではなく、ミトコンドリアのサイズが大きくなって、エネルギーを作り出す能力が高まっていきます。ミトコンドリアは細胞によって１００〜３０００個と数に違いがあって、筋肉には多くのミトコンドリアが存在しています。筋肉は運動によって強く刺激されるので、増えやすくなっています。
運動をするとミトコンドリア内で産生されたＡＴＰ（アデノシン三リン酸）が使われて筋肉が動かされているわけですが、ＡＴＰのリン酸が一つ離れることによってＡＤＰ（アデノシン二リン酸）となるときにエネルギーが発生します。運動によってエネルギーを使い続けると、ＡＤＰからさらにリン酸が一つ離れたＡＭＰ（アデノシン一リン酸）が増えていきます。ＡＭＰが増えると身体はエネルギー不足の飢餓状態であることを察知して、筋肉に多く存在しているＡＭＰキナーゼという酵素が活性化されます。この酵素はＡＭＰによって活性化される蛋白リン酸化酵素であることからＡＭＰ活性化プロテインキナーゼとも呼ばれています。
ＡＭＰキナーゼが活性化されて働くとＰＧＣ１aというタンパク質をさらに活性化させていくのですが、ＰＧＣ１aにはミトコンドリアの合成を促進するための指令が核内遺伝子に与えられます。指令を受けるとミトコンドリアの合成のために必要な核内遺伝子が働き、ミトコンドリアを構成するタンパク質の成分が細胞質で作られます。その結果として、すでに存在しているミトコンドリアに構成成分が付け足されてミトコンドリアの体積が増えていくことになります。