解糖系
解糖系は多くの生物の糖代謝で最も基本的な代謝系である。解糖系でえられたピルビン酸は、アセチルCoAや乳酸の材料となる。解糖系ではエネルギー通貨ATPならびに電子伝達系で用いるNADHも生産される。また、乳酸発酵やエタノール発酵の正体は、解糖系の過程で生じたNADHを酸化しNADを再生することで、酸素などの電子受容体非存在下でも糖さえあれば解糖系が動き続けられるようにするための経路である。
解糖系によるATP合成はクエン酸回路によるATP 合成の約100倍の速度を持つ。このため、激しい無酸素運動などでは解糖系によるATP合成が活発になる。
ペントースリン酸経路(以下PP経路)は、エネルギー生産系よりはむしろ物質生産を目的としている系である。脂質、リグニンの生産に必要なNADPHや、核酸の生合成に必要なデオキシリボース・リボースといったペントースの生成に関係している。植物ではEM経路とPP経路が存在しているが、解糖のうち30%程度はPP経路に回っていると考えられている。なお、解糖系とその両端が接続されており、解糖系の一部とあわせて回路を形成していることから、ペントースリン酸回路とも呼ばれる。
グリコーゲンまたはデンプンからグルコース-6-リン酸を合成する一連の化学反応がある。動物組織や微生物ではグリコーゲンをグリコーゲンホスホリラーゼ(glycogen phosphorylase)、植物ではデンプンをデンプンホスホリラーゼ(starch phosphorylase)の触媒により供給反応を開始する。これらの触媒は、グルコース-1-リン酸と、1グルコース単位分だけ短くなったポリマーを生成する。すなわち、この反応は異化反応である。グルコースのポリマーは再び酵素により1グルコース単位分ずつ切られていき、分岐点から4グルコース残基を残すところまでこれを繰り返される。分岐点近くでグリコーゲンホスホリラーゼまたはデンプンホスホリラーゼの活動はいったん停止するが、この後も異化反応は続く。
異化反応の次の段階は、2種類の酵素の動きを止めている分岐を除去することだ。この作業は脱分岐酵素(debranching enzyme)によって二段階で進む。脱分岐酵素は最終的に分岐点から伸びているのグルコースの「枝」のうちの一本をポリマーの非還元末端に転移させる。分岐を失ったポリマーを再びグリコーゲンホスホリラーゼまたはデンプンホスホリラーゼが異化していく。
こうして、いくつも生み出されたグルコース-1リン酸は、ホスホグルコムターゼ(phosphoglucomutase)の触媒によりグルコース-6-リン酸となる。これは可逆反応だ。グルコース-6-リン酸は解糖系の1段階やペントースリン酸経路へと供給される。
一部の古細菌(テルモコックス綱やメタノコックス綱。共に嫌気性ユリアーキオータ)が使用するEM経路に類似する代謝系である。EM経路と比較してグリセルアルデヒド3-リン酸からホスホグリセリン酸への経路がバイパスされる点が大きく異なる。このため、この系で本来生み出されるATPが生成されないが、ホスホエノールピルビン酸の脱リン酸化の際に、ADPではなくAMPが消費され、ATPが生み出されるため、総合的な収支としては通常のEM経路に等しい。なお、ホスホエノールピルビン酸の脱リン酸化の際に使用されるAMPは、グルコース及びフルクトース6リン酸のリン酸化のために、ATPではなくADPが消費されることによって供給される。この点でも異なっている。