肝脏是糖的代谢中心，对糖既有合成和贮存糖原、氧化分解供能、糖异生及转化为其他非糖物质等作用，又能调节血糖、保持恒定的血糖浓度，为其他器官代谢提供能源。
    单糖经肠道吸收通过血运送至肝脏，依靠细胞内外的糖浓度梯度进入肝细胞，然后在己糖激酶的作用下生成6-磷酸葡萄糖，再进入各个代谢途径。己糖激酶是肝细胞特有的一种己糖激酶同工酶和葡萄糖代谢中很重要的限速酶。人体内有3种己糖激酶的同工酶，对葡萄糖有不同的亲和力。己糖激酶也作用于果糖等。己糖激酶的合成与胰岛素无关，而与葡萄糖的浓度相关，葡萄糖激酶的合成则需要胰岛素参与。葡萄糖可刺激己糖激酶的合成，空腹和禁食时肝脏中的己糖激酶含量减低，进食供给葡萄糖后恢复正常。
肝脏糖代谢主要受肝血窦中葡萄糖的浓度和与糖代谢有关的激素水平的影响。肝血窦血糖能调节肝细胞对葡萄糖的摄取、糖原的生成和分解以及糖代谢酶的浓度。
1.糖原的合成与分解
    糖原是由许多葡萄糖小分子以1，4-糖苷键和1，6-糖苷键连接起来的大分子支链多糖，分子量在100万～1000万，是细胞贮存糖的形式。饮食和激素对肝脏中的糖原含量影响很大。糖原合成酶和磷酸化酶在肝细胞内以活性和非活性形式(分别称为a和b)存在。糖原合成酶a是合成酶b的脱磷酸化形式，磷酸化酶a则是磷酸化酶b的磷酸化形式。这两种酶的脱磷酸过程均由磷酸蛋白质磷酸酶催化，磷酸化过程则分别由磷酸化酶激酶(合成酶)和蛋白质激酶(磷酸化酶)催化，后者可同时激活无活性的磷酸化酶激酶。第二信使环磷酸腺苷(cAMP)能使蛋白质激酶激活，由此而增加糖原分解，并使合成减少。胰高血糖素和肾上腺素使cAMP增加影响糖原的代谢。葡萄糖可能通过与磷酸化酶a结合、激活糖原合成酶、增加6-磷酸葡萄糖的浓度，间接激活糖原合成酶而影响糖原的合成。
     肝内糖原合成时，葡萄糖首先磷酸化生成6-磷酸葡萄糖，这一反应受葡萄糖激酶催化，由ATP提供磷酸和能量。6-磷酸葡萄糖进一步转化为1-磷酸葡萄糖。三磷酸尿苷(UTP)参与反应后，1-磷酸葡萄糖经二磷酸尿苷(UDP)-葡萄糖焦磷酸化酶催化生成UDP-葡萄糖。继而以原有的糖原分子为引物，在糖原合成酶的作用下，将UDP所带的葡萄糖以1，4-糖苷键连接到糖原分子上。分支酶将6个以上的1，4-糖苷键转变为1，6-糖苷键，经此反应既增加了糖原的溶解度，又增加了非还原的末端，更有利于糖原的合成和分解，因为这些非还原末端是糖原合成酶和磷酸化酶的作用部位。
    糖原分解时，1，4-糖苷键在无机磷酸参与下，经磷酸化酶催化生成1-磷酸葡萄糖，又经磷酸葡萄糖变位酶催化生成6-磷酸葡萄糖，在6-磷酸葡萄糖酶作用下水解成葡萄糖。糖原中的1，6-糖苷键则在分支酶作用下释出葡萄糖。参与糖原分解的磷酸化酶灭活需磷酸化酶催化。葡萄糖对作用于磷酸化酶的磷酸酶有刺激作用，能使活化的磷酸化酶灭活，阻止糖原的分解。胰高血糖素、肾上腺素和刺激交感神经可激活肝脏中的磷酸化酶，具有加速糖原分解的作用。胰岛素不诱导cAMP增加，但能减少肝糖原的输出。
2.糖酵解
糖酵解即葡萄糖的分解，由葡萄糖或由糖原转化成6-磷酸葡萄糖，然后再经一系列反应生成丙酮酸或乳酸。葡萄糖在无氧条件下生成乳酸，每一分子产生两个分子的ATP。糖酵解受多种激酶控制，除己糖激酶外，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶是糖酵解中的两个限速酶。这两种激酶受多种中间产物和激素、ATP等的调节。激素通过改变肝细胞内cAMP的浓度和改变cAMP依赖的蛋白质激酶控制两种激酶活性。
    乳酸在有氧条件下进一步氧化成丙酮酸再进入三羧酸循环。乳酸和丙酮酸也可通过与酵解不完全相同的逆行代谢途径合成葡萄糖。逆行代谢的方向和速度受有关酶活性的影响，并被各种因素所控制，肝细胞的各种急、慢性变化都会影响这些酶的活性。
    肝脏还摄取其他单糖和半乳糖等。果糖在己糖激酶的作用下磷酸化生成1-磷酸果糖，再由醛缩酶催化生成磷酸二羧丙酮和α-甘油醛，磷酸二羧丙酮可循糖酵解途径代谢，半乳糖磷酸化后生成1-磷酸半乳糖，继而在磷酸半乳糖尿苷转移酶的催化下生成尿苷二磷酸半乳糖(UDP-galactose)，然后UDP-半乳糖在C4位异构生成UDP-葡萄糖，这是肝脏利用半乳糖转换成葡萄糖的代谢途径。
    3.三羧酸循环
    葡萄糖在有氧条件下完全氧化生成二氧化碳和水，同时释放出大量能量。三羧酸循环的第一步是由草酸乙酸与乙酰CoA缩合成柠檬酸，经过一系列反应又生成草酰乙酸，每一次循环消耗一个乙酰基，需要供给足够的乙酰CoA才能使循环连续地进行下去。乙酰CoA由葡萄糖酵解过程中产生的丙酮酸在线粒体内脱氢氧化和脂肪β-氧化过程中生成及某些氨基酸能转化成。柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶是三羧酸循环中是调节酶，与丙酮酸脱氢酶体系一起调控糖的有氧氧化速度。每一分子的葡萄糖代谢可产生38或36个分子的ATP，一次三羧酸循环产生12个ATP，只有1个ATP是直接产生的，其他通过尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）间接产生，有些ATP是在糖酵解和丙酮酸脱氢过程中产生的。
    4.糖异生
    人类利用非糖物质，如乳酸、丙酮酸、甘油和成糖氨基酸的碳原子合成葡萄糖的过程称为糖异生，肝脏则是糖异生的主要场所，蛋白质是人体糖异生的主要碳原。
    糖异生途径基本上是糖酵解的逆过程，需要的酶有丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸激酶、果糖1，6-二磷酸酶和葡萄糖-6-磷酸酶等，底物有某些氨基酸、甘油、丙酮酸和乳酸等。体内许多氨基酸结构与糖酵解和三羧酸循环的某些中间产物相似，仅在α位碳上的氨基代替了酮基。通过转氨基作用，这些物质就成了带α-酮基的中间产物。除了亮氨酸外，各种氨基酸中的全部或部分碳原子可转变合成为葡萄糖。转氨基作用并不能使氨基从α-酮基和α-氨基酸体系中消除，而氨基的清除主要通过谷氨酸脱氢酶作用使谷氨酸产生α-酮戊二酸和精氨酸经鸟氨酸循环以尿素形式将氨排出体外。
    促进糖异生过程的因素有禁食、糖尿病以及激素的应用等。饥饿能增加脂肪动员，游离脂肪酸能抑制己糖激酶、葡萄糖激酶和磷酸果糖激酶的活性，因而能抑制葡萄糖和6-磷酸葡萄糖生成乳酸的过程。乙酰CoA不仅能抑制葡萄糖激酶，还能抑制丙酮酸激酶，因此在糖异生时，乙酰CoA可抑制糖酵解过程。
    甘油也是糖异生的重要底物。甘油磷酸化后生成α-磷酸甘油。饥饿或禁食时，甘油能大部分转化成葡萄糖而被机体利用。乳酸主要参加乳酸循环。饥饿时，血糖来源于乳酸循环者占12%～20%，其途径是由葡萄糖在周围组织中代谢生成乳酸，而乳酸再返回至肝脏经糖异生过程代谢。
    在糖异生情况下，胰高血糖素分泌增多而胰岛素分泌减少，同时血中的游离脂肪酸、甘油和儿茶酚胺浓度升高。胰高血糖素和肾上腺素能刺激脂肪组织和肝组织中的cAMP，cAMP再通过刺激丙酮酸转换成磷酸烯醇式丙酮酸来控制糖的异生。丙酮酸亦能刺激胰高血糖素的分泌，故有促进糖异生的作用。丙酮酸在糖异生过程中是一个关键的物质，它在丙酮酸羧化酶的作用下生成草酰乙酸，这一反应又可由乙酰CoA的浓度进行调节。
    糖皮质激素也有刺激糖异生的作用，并且还能增加周围组织的氨基酸转出和脂肪库中的脂肪水解。对肝脏的另一作用是直接改变肝细胞内的离子分布，特别是钙离子，通过合成载体蛋白质使其在细胞内保持正常浓度。

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