Глікоген синтезується в період травлення (через 1-2 години після прийому вуглеводної їжі). Слід зазначити, що синтез глікогену з глюкози як і будь-який анаболічний процес, є ендергонічеськие, тобто вимагає витрат енергії. Глюкоза, яка надходить в клітку, фосфорилируется за участю АТФ (реакція 1). Потім глюкозо-6-фосфат в ході оборотної реакції перетворюється в глюкозо-1 -фосфат (реакція 2) під дією ферменту фосфоглюкомутази. Глюкозо-1-фосфат по термодинамическому станом міг би служити субстратом для синтезу глікогену. Але в силу оборотності реакції глюкозо-6-фосфат ↔ глюкозо-1-фосфат синтез глікогену з глюкозо-1-фосфату і його розпад виявилися б також зворотними і тому неконтрольованими. Щоб синтез глікогену був термодинамічно незворотних, необхідна додаткова стадія освіти урідінді-фосфатглюкози з УТФ і глюкозо-1-фосфату (реакція 3). Фермент, що каталізує цю реакцію, названий по зворотної реакції: УДФ-глюкопірофосфорілаза. Однак в клітці зворотна реакція не протікає, тому що утворився в ході прямої реакції пірофосфат дуже швидко розщеплюється пірофосфатази на 2 молекули фосфату.
Освічена УДФ-глюкоза далі використовується як донор залишку глюкози при синтезі глікогену (реакція 4). Цю реакцію каталізує фермент глікогенсінтази (глюкозілтрансфераза). Оскільки в даній реакції не використовується АТФ, фермент називають синтазою, а не синтетазой.
Розпад глікогену або його мобілізація відбуваються у відповідь на підвищення потреби організму в глюкозі. Глікоген печінки розпадається в основному в інтервалах між прийомами їжі, крім того, цей процес в печінці і м'язах прискорюється під час фізичної роботи. Розпад глікогену відбувається шляхом послідовного відщеплення залишків глюкози у вигляді глюкозо-1-фосфату. Глікозидна зв'язок розщеплюється з використанням неорганічного фосфату, тому процес називається фосфороліза, а фермент глікогенфосфорилази. Так само як і синтез, розщеплення глікогену починається з нередуцирующего кінця полисахаридной ланцюга. При цьому наявність розгалуженої структури глікогену полегшує швидке вивільнення глюкозних залишків, тому що чим більше решт має молекула глікогену, тим більше молекул глікогенфосфорилази можуть діяти одночасно. Глікогенфосфорилази розщеплює тільки α-1,4-Глікозидний зв'язку (реакція 1). Послідовне відщеплення глюкозних залишків припиняється, коли до точки розгалуження залишається 4 мономера. Подібна особливість в дії глікогенфосфорилази обумовлена розміром і будовою її активного центру. Подальший розпад глікогену вимагає участі двох інших ферментів. Спочатку три залишилися до точки розгалуження глюкозних залишку переносяться за участю олігосахарідтрансферази (реакція 2) на нередуцирующего кінець сусідньої ланцюга, подовжуючи її і таким чином створюючи умови для дії фосфорілази. Що залишився в точці розгалуження глюкозний залишок гидролитически отщепляется за допомогою α-1,6-глюкозидази у вигляді вільної глюкози (реакція 3), після чого нерозгалуженими ділянку глікогену може знову атакуватися фосфорілазой. Вважають, що перенесення трьох залишків глюкози і видалення мономера з точки розгалуження (реакції 2 і 3) каталізує один і той же фермент, який володіє двома різними ферментативними активностями - трансферазной і глікозідазной. Його називають "деветвящім" ферментом Продукт дії глікогенфосфорилази - глюкозо-1-фосфат - потім изомеризуется в глюкозо-6-фосфат фосфоглюкомутази. Далі глюкозо-6-фосфат включається в процес катаболізму або інші метаболічні шляхи. У печінки (але не в м'язах) глюкозо-6-фосфат може гідролізувати з утворенням глюкози, яка виділяється в кров. Цю реакцію каталізує фермент глюкозо-6-фосфатаза. Реакція протікає в просвіті ЕР, куди за допомогою спеціального білка транспортується глюкозо-6-фосфат. Фермент локалізована на мембрані ЕР таким чином, що його активний центр звернений в просвіт ЕР. Продукти гідролізу (глюкоза і неорганічний фосфат) повертаються в цитоплазму також за допомогою транспортних систем.
