炭水化物代謝
解糖(かいとう、glycolysis)は、グルコース分子を2つのピルビン酸分子に分解するプロセスであり、そのプロセスで放出されたエネルギーをATPやNADHとして蓄積する。グルコースを分解するほぼすべての生物は解糖を利用している。これらの経路が生物間で異なる主な区分として、グルコースの調節と生成物の利用があげられる。組織や生物によっては、解糖がエネルギー産生の唯一の手段である。この経路は嫌気呼吸と好気呼吸の両方に共通する。
解糖は、全10段階から構成され、2つのフェーズ(相)に大分される。最初の相では、2つのATP分子の分解を必要とする。第2相では、中間体からの化学エネルギーがATPとNADHに変換される。1分子のグルコースが分解すると、2分子のピルビン酸が生成され、ピルビン酸がさらに酸化されて、後のプロセスでより多くのエネルギーを利用できるようになる。
解糖は、フィードバック制御を通じて、プロセスのさまざまな段階で調節することができる。最も重要な調節点は第3段階である。この調節は、体内でピルビン酸分子が過剰に産生されないようにするために行われる。また、この調節により、グルコース分子を脂肪酸に貯蔵することもできる。解糖全体ではさまざまな酵素が用いられる。その酵素が、解糖プロセスをアップレギュレート、ダウンレギュレート、そしてフィードバック制御を行う。
グリコーゲン分解(glycogenolysis)とは、グリコーゲンを分解するプロセスを指す。肝臓や筋肉、腎臓では、必要なときにグルコースを供給するために、このプロセスが行われる。グリコーゲンの枝から1分子のグルコースが切断され、このプロセスでグルコース-1-リン酸に変換される。この分子は次に、解糖経路の中間体であるグルコース-6-リン酸に転換される。
その後、グルコース-6-リン酸は、解糖を進むことができる。解糖は、グルコースがグリコーゲンに由来する場合、1分子のATPのみを必要とする。あるいは、グルコース-6-リン酸は肝臓や腎臓で再びグルコースに変換され、必要に応じて血糖値を上げることができる。
低血糖と呼ばれる血糖値の低下時には、グルカゴンが肝臓に働きかけてグリコーゲン分解を促進する。肝臓が貯蔵したグリコーゲンは、食事の間のグルコースの予備供給源として機能する。肝グリコーゲンは主に中枢神経系から作用を受ける。アドレナリンは、運動中に骨格筋のグリコーゲン分解を促進する。筋肉内では、運動のための迅速に利用できるエネルギー源としてグリコーゲンが確保される。