Glikogen pod lupą
Czym jest glikogen, jak działa i dlaczego ma znaczenie dla organizmu.
Streszczenie: Glikogen to podstawowa forma magazynowania glukozy w organizmie, szczególnie w wątrobie i mięśniach szkieletowych. Wątroba wykorzystuje go głównie do utrzymywania prawidłowego poziomu glukozy we krwi między posiłkami, natomiast mięśnie traktują go jako lokalne źródło energii potrzebnej do skurczu. Dla sportowców wytrzymałościowych, w tym kolarzy, dostępność glikogenu ma kluczowe znaczenie, ponieważ wpływa na zdolność do utrzymywania wysokiej intensywności, wykonywania przyspieszeń, powtarzania mocnych wysiłków i finiszu po długiej jeździe. Obniżony poziom glikogenu może ograniczać wydolność, zaburzać funkcję skurczową mięśni i pogarszać tolerancję intensywnego wysiłku. Z tego powodu istotne jest zarówno odpowiednie spożycie węglowodanów przed startem lub treningiem, jak i ich podaż w trakcie dłuższej aktywności. Węglowodany przyjmowane podczas wysiłku mogą częściowo zmniejszać zużycie glikogenu mięśniowego i pomagać utrzymać wysoką dostępność energii. Po zakończeniu treningu kluczowe znaczenie ma szybkie rozpoczęcie odbudowy zapasów, zwłaszcza gdy kolejna intensywna sesja przypada w ciągu następnych 24 godzin. Regenerację glikogenu wspiera odpowiednia podaż węglowodanów, a w niektórych sytuacjach także połączenie ich z białkiem.
Glikogen - wielocukier o unikalnej budowie
Glikogen wątrobowy vs mięśniowy
Glikogen wątrobowy
Glikogen mięśniowy
Poziom spoczynkowy glikogenu mięśniowego wynosi 400-600 mmol/kg suchej masy mięśni w zależności od statusu treningowego. W przypadku „naładowania glikogenem” poziom ten wzrasta i sięga nawet 850 mmol/kg (Areta i Hopkins 2018). Podczas ćwiczeń poziomy te mogą ulec znacznemu obniżeniu, ale pewna ilość glikogenu (~10%) zawsze pozostaje w mięśniach, nawet po intensywnym wysiłku fizycznym (Vigh-Larsen i in. 2021).
Jak powstaje i jak rozpada się glikogen
Synteza glikogenu
Synteza tego wielocukru (glikogeneza, glikogenogeneza) obejmuje 4 reakcje, a jej zapoczątkowanie wymaga obecności specjalnego białka starterowego – glikogeniny, które zlokalizowane jest w centrum cząsteczki glikogenu (Zhang i in. 2018, Neoh i in. 2024). Glikogenina odpowiada za tworzenie startera, czyli krótkiego łańcucha zbudowanego z około 10-20 cząsteczek glukozy, sama stając się integralną częścią przyszłej cząsteczki glikogenu. Krótki łańcuch glukozowy stanowi podstawę późniejszej syntezy glikogenu, która zachodzi dzięki połączonemu działaniu enzymów: syntazy glikogenu i enzymu rozgałęziającego glikogen (Gibbons i in. 2002, Zhang i in. 2018, Cięszczyk 2023). Syntaza glikogenowa katalizuje reakcje dołączania kolejnych reszt glukozowych (za pomocą wiązań α-1,4-glikozydowych). Drugi enzym rozgałęziający glikogen pomaga tworzyć kolejne rozgałęzienia w łańcuchach (połączone wiązaniem α-1,6-glikozydowym). Formowanie łańcuchów cukrowych odbywa się warstwowo wokół rdzenia cząsteczki, co czyni ją bardziej zwartą i prowadzi do efektywniejszego magazynowania energii (Buschiazzo i in. 2004, Cięszczyk 2023).
Rozpad glikogenu
Rozkład glikogenu jest stymulowany przez:
- wzrost stężenia jonów Ca2+ w cytoplazmie komórek mięśniowych (skurcz mięśnia) - niski poziom glikogenu mięśniowego obniża szybkość uwalniania Ca 2+ z mięśni, co może przyczyniać się do zmęczenia i opóźnionego powrotu do szczytowej aktywności mięśniowej 4 godziny po wysiłku,
- wzrost stężenia AMP w cytoplazmie włókien mięśniowych (AMP sygnalizuje niedobór energii),
- wzrost stężenia adrenaliny we krwi.
Hamowanie rozkładu glikogenu odbywa się przez:
- przyspieszenie metabolizmu kwasów tłuszczowych,
- wzrost stężenia insuliny.
Glikogen a wysiłek fizyczny
Ładowanie glikogenu przez wysiłkiem
- wyższy wzrost netto rozpadu białek mięśni szkieletowych w wyniku degradacji i spadku ich syntezy w późniejszej fazie wysiłku,
- niższy stopień rozpadu glikogenu w mięśniach, co jest powiązane ze zwiększonym wychwytem glukozy przez pracujące mięśnie,
- wyższy stopień utleniania lipidów (zmniejszona dostępność glikogenu wiąże się ze zwiększonym stężeniem adrenaliny i dostępnością wolnych kwasów tłuszczowych (FFA) w osoczu, co sprzyja warunkom odpowiednio zwiększonej lipolizy i utleniania lipidów (Arkinstall i in. 2004).
Wyczerpanie glikogenu mięśniowego może wpływać na funkcję skurczową, jeśli obniżony poziom glikogenu mięśniowego jest metabolicznie sprzężony ze zmęczeniem mięśni (Vigh-Larsen i in. 2021).
Poziom glikogenu podczas wysiłku ma znaczenie
Relatywny udział poszczególnych substratów energetycznych w skurczach mięśni szkieletowych. Przy wyższych intensywnościach ćwiczeń obserwuje się większe znaczenie węglowodanów, zwłaszcza glikogenu mięśniowego.
Na podstawie: Hargreaves, M., & Spriet, L. L. (2020). Skeletal muscle energy metabolism during exercise. Nature metabolism, 2(9), 817-828.
- 1. Metabolizm glikogenu mięśniowego jest wyraźnie podwyższony podczas wysiłku o wysokiej intensywności, co w konsekwencji prowadzi do spadku jego poziomu po krótkim czasie trwania wysiłku.
- 2. Zmieniona zawartość glikogenu mięśniowego prowadzi do upośledzenia tolerancji na pojedyncze i powtarzane ćwiczenia o wysokiej intensywności tylko wtedy, gdy glikogen jest obniżony poniżej pewnego krytycznego poziomu i nie występują efekty superkompensacji glikogenu mięśniowego.
- 3. Obniżona wydajność spowodowana wyczerpaniem zapasów glikogenu mięśniowego jest najprawdopodobniej konsekwencją upośledzonej pobudliwości mięśni i zaburzeń w regulacji wapnia.
Uzupełnianie zapasów glikogenu po wysiłku fizycznym - regeneracja glikogenu
Podsumowanie
Źródła
Adeva-Andany, M. M., González-Lucán, M., Donapetry-García, C., Fernández-Fernández, C., & Ameneiros-Rodríguez, E. (2016). Glycogen metabolism in humans. BBA clinical, 5, 85-100.
Agius, L. (2015). Role of glycogen phosphorylase in liver glycogen metabolism. Molecular aspects of medicine, 46, 34-45.
Areta, J. L., & Hopkins, W. G. (2018). Skeletal muscle glycogen content at rest and during endurance exercise in humans: a meta-analysis. Sports Medicine, 48(9), 2091-2102.
Arkinstall, M. J., Bruce, C. R., Clark, S. A., Rickards, C. A., Burke, L. M., & Hawley, J. A. (2004). Regulation of fuel metabolism by preexercise muscle glycogen content and exercise intensity. Journal of Applied Physiology, 97(6), 2275-2283.
Borkowski, J. (2019). Bioenergetyka i biochemia tlenowego wysiłku fizycznego: dla studentów i trenerów oraz wszystkich tych, którzy są ciekawi, skąd bierze się energia do pracy mięśni. Wydawnictwo Akademii Wychowania Fizycznego we Wrocławiu.
Burke, L. M., van Loon, L. J., & Hawley, J. A. (2017). Postexercise muscle glycogen resynthesis in humans. Journal of applied physiology.
Buschiazzo, A., Ugalde, J. E., Guerin, M. E., Shepard, W., Ugalde, R. A., & Alzari, P. M. (2004). Crystal structure of glycogen synthase: homologous enzymes catalyze glycogen synthesis and degradation. The EMBO journal, 23(16), 3196-3205.
Chryssanthopoulos, C., Williams, C., Nowitz, A., & Bogdanis, G. (2004). Skeletal muscle glycogen concentration and metabolic responses following a high glycaemic carbohydrate breakfast. Journal of Sports Sciences, 22(11-12), 1065-1071.
Cięszczyk, P. (2023). Biochemia sportowa. Wydawnictwo Lekarskie PZWL.
Daghlas, S. A., & Rahimi, N. (2026). Biochemistry, glycogen. In StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing.
Díaz‐Lara, J., Reisman, E., Botella, J., Probert, B., Burke, L. M., Bishop, D. J., & Lee, M. J. (2024). Delaying post‐exercise carbohydrate intake impairs next‐day exercise capacity but not muscle glycogen or molecular responses. Acta Physiologica, 240(10), e14215.
Dufour, S., Lebon, V., Shulman, G. I., & Petersen, K. F. (2009). Regulation of net hepatic glycogenolysis and gluconeogenesis by epinephrine in humans. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 297(1), E231-E235.
Egan, B., & Sharples, A. P. (2023). Molecular responses to acute exercise and their relevance for adaptations in skeletal muscle to exercise training. Physiological reviews.
Fernández-Elías, V. E., Ortega, J. F., Nelson, R. K., & Mora-Rodriguez, R. (2015). Relationship between muscle water and glycogen recovery after prolonged exercise in the heat in humans. European journal of applied physiology, 115(9), 1919-1926.
Fuchs, C. J., Veeraiah, P., Hermans, W. J., Brauwers, B., Voncken, R., Van Beek, J., … & Van Loon, L. J. (2025). Breakfast consumption does not rapidly increase liver or muscle glycogen content in well-trained cyclists. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 329(5), E774-E780.
Fuchs, C. J., Veeraiah, P., Hermans, W. J., Brauwers, B., Voncken, R., Brouwers, K., … & van Loon, L. J. (2025). Carbohydrate intake of 10 g/kg body mass rapidly replenishes liver, but not muscle glycogen contents, during 12 h of post‐exercise recovery in well‐trained cyclists. The Journal of Physiology.
Gejl, K. D., Hvid, L. G., Frandsen, U., Jensen, K., Sahlin, K., & Ørtenblad, N. (2014). Muscle glycogen content modifies SR Ca2+ release rate in elite endurance athletes. Medicine & Science in Sports & Exercise, 46(3), 496-505.
Gejl, K. D., Ørtenblad, N., Andersson, E., Plomgaard, P., Holmberg, H. C., & Nielsen, J. (2017). Local depletion of glycogen with supramaximal exercise in human skeletal muscle fibres. The Journal of physiology, 595(9), 2809-2821.
Gibbons, B. J., Roach, P. J., & Hurley, T. D. (2002). Crystal structure of the autocatalytic initiator of glycogen biosynthesis, glycogenin. Journal of molecular biology, 319(2), 463-477.
Gonzalez, J. T., Fuchs, C. J., Betts, J. A., & Van Loon, L. J. (2016). Liver glycogen metabolism during and after prolonged endurance-type exercise. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 311(3), E543-E553.
Hargreaves, M., & Spriet, L. L. (2020). Skeletal muscle energy metabolism during exercise. Nature metabolism, 2(9), 817-828.
Hearris, M. A., Hammond, K. M., Fell, J. M., & Morton, J. P. (2018). Regulation of muscle glycogen metabolism during exercise: implications for endurance performance and training adaptations. Nutrients, 10(3), 298.
Henselmans, M., Bjørnsen, T., Hedderman, R., & Vårvik, F. T. (2022). The effect of carbohydrate intake on strength and resistance training performance: a systematic review. Nutrients, 14(4), 856.
Holloszy, J. O. (2005). Exercise-induced increase in muscle insulin sensitivity. Journal of applied physiology.
Howarth, K. R., Phillips, S. M., MacDonald, M. J., Richards, D., Moreau, N. A., & Gibala, M. J. (2010). Effect of glycogen availability on human skeletal muscle protein turnover during exercise and recovery. Journal of Applied Physiology.
Jensen, J., Rustad, P. I., Kolnes, A. J., & Lai, Y. C. (2011). The role of skeletal muscle glycogen breakdown for regulation of insulin sensitivity by exercise. Frontiers in physiology, 2, 13785.
Jiang, X., Zhang, P., Li, S., Tan, X., Hu, Z., Deng, B., … & Gilbert, R. G. (2016). Molecular-size dependence of glycogen enzymatic degradation and its importance for diabetes. European Polymer Journal, 82, 175-180.
King, R. F., Jones, B., & O’Hara, J. P. (2018). The availability of water associated with glycogen during dehydration: a reservoir or raindrop?. European journal of applied physiology, 118(2), 283-290.
Liu, X., & Gilbert, R. G. (2024). Normal and abnormal glycogen structure–A review. Carbohydrate polymers, 338, 122195.
Marchand, I., Tarnopolsky, M., Adamo, K. B., Bourgeois, J. M., Chorneyko, K., & Graham, T. E. (2007). Quantitative assessment of human muscle glycogen granules size and number in subcellular locations during recovery from prolonged exercise. The Journal of physiology, 580(2), 617-628.
Margolis, L. M., ALLEN, J.T., Hatch-McChesney, A., & Pasiakos, S. M. (2020). Coingestion of carbohydrate and protein on muscle glycogen synthesis after exercise: a meta-analysis. Medicine and science in sports and exercise, 53(2), 384.
Neoh, G. K., Tan, X., Chen, S., Roura, E., Dong, X., & Gilbert, R. G. (2024). Glycogen metabolism and structure: A review. Carbohydrate Polymers, 346, 122631.
Nielsen, J., Holmberg, H. C., Schrøder, H. D., Saltin, B., & Ørtenblad, N. (2011). Human skeletal muscle glycogen utilization in exhaustive exercise: role of subcellular localization and fibre type. The Journal of physiology, 589(11), 2871-2885.
Ørtenblad, N., Westerblad, H., & Nielsen, J. (2013). Muscle glycogen stores and fatigue. The Journal of physiology, 591(18), 4405-4413.
Podlogar, T., Cirnski, S., Bokal, Š., Verdel, N., & Gonzalez, J. T. (2022). Addition of fructose to a carbohydrate-rich breakfast improves cycling endurance capacity in trained cyclists. International journal of sport nutrition and exercise metabolism, 32(6), 439-445.
Prats, C., Graham, T. E., & Shearer, J. (2018). The dynamic life of the glycogen granule. Journal of Biological Chemistry, 293(19), 7089-7098.
Richter, E. A., Sylow, L., & Hargreaves, M. (2021). Interactions between insulin and exercise. Biochemical journal, 478(21), 3827-3846.
Rollo, I., Gonzalez, J. T., Fuchs, C. J., van Loon, L. J., & Williams, C. (2020). Primary, secondary, and tertiary effects of carbohydrate ingestion during exercise. Sports Medicine, 50(11), 1863-1871.
Rothschild, J. A., Dudley-Rode, H., Carpenter, H., Smith, A. S., Plews, D. J., & Maunder, E. (2026). Carbohydrate ingestion during prolonged exercise and net skeletal muscle glycogen utilization: A meta-analysis. Journal of Applied Physiology, 140(1), 76-87.
Soon, G. S., & Torbenson, M. (2023). The liver and glycogen: in sickness and in health. International journal of molecular sciences, 24(7), 6133.
Thomas, D. T., Erdman, K. A., & Burke, L. M. (2016). Nutrition and athletic performance. Med Sci Sports Exerc, 48(3), 543-568.
Thomassen, M., McKenna, M. J., Olmedillas, H., Wyckelsma, V., Bangsbo, J., & Nordsborg, N. B. (2025). Exercise-and diet-induced glycogen depletion impairs performance during one-legged constant-load, high-intensity exercise in humans. Frontiers in Physiology, 16, 1564523.
Vigh-Larsen, J. F., Ørtenblad, N., Spriet, L. L., Overgaard, K., & Mohr, M. (2021). Muscle glycogen metabolism and high-intensity exercise performance: a narrative review. Sports medicine, 51(9), 1855-1874.
Vigh-Larsen, J. F., Ørtenblad, N., Nielsen, J., Andersen, O. E., Overgaard, K., & Mohr, M. (2022). The role of muscle glycogen content and localization in high-intensity exercise performance: a placebo-controlled trial. Medicine and Science in Sports and Exercise, 54(12), 2073-2086.
Wee, S. L., Williams, C., Tsintzas, K., & Boobis, L. (2005). Ingestion of a high-glycemic index meal increases muscle glycogen storage at rest but augments its utilization during subsequent exercise. Journal of applied physiology, 99(2), 707-714.
Zhang, P., Nada, S. S., Tan, X., Deng, B., Sullivan, M. A., & Gilbert, R. G. (2018). Exploring glycogen biosynthesis through Monte Carlo simulation. International journal of biological macromolecules, 116, 264-271.
Porozmawiajmy o naszej współpracy
Formularz kontaktowy