葡萄糖是生物体内大多数细胞的主要能量来源。研究葡萄糖代谢对细胞增殖、生长、存活以及最近的肿瘤进程都至关重要。维持血糖平衡是一个由激素调节的非常重要的生理过程。摄食后血糖水平升高，刺激胰岛素通过血糖敏感的途径从胰岛 β 细胞中释放。胰岛素通过胰岛素受体 (IR) 介导的信号级联放大能刺激骨骼肌和脂肪组织从血液中摄取葡萄糖。胰岛素与 IR 结合，激活胰岛素受体底物 (IRS) 蛋白质，然后将信号发送至 PI3K/Akt 与 Erk1/2 通路，导致 Glut4 囊泡转位，促进葡萄糖摄取、细胞增殖和存活。异常的胰岛素信号转导会引发糖尿病和肥胖症，还可能会引发动脉粥样硬化，甚至是神经退行性疾病。

在细胞 ATP 水平下降且缺乏葡萄糖的状态下，丝氨酸/苏氨酸激酶 AMPK 会变得活跃。AMPK 是一个会因为 AMP/ATP 比率升高而激活的能量传感器，而 AMP/ATP 比率升高的原因为细胞应激和环境应激，例如：低糖、热休克、低氧和局部缺血。AMPK 激活正向调控补充细胞内 ATP 供应的信号通路。例如，AMPK 激活会增强 Glut4 的转录与转位，从而增加受胰岛素刺激的葡萄糖摄取。同时它还会刺激分解代谢过程，例如：脂肪酸氧化以及通过抑制 ACC 和激活 PFK2 而产生的醣酵解。AMPK 负向调控 ATP 消耗流程中的数个核心蛋白质，如 mTORC2、糖原合成酶、SREBP-1 和 TSC2，从而下调或抑制糖异生作用以及糖原、脂质和蛋白质合成。

近期，该领域的焦点集中于癌症的代谢。在 20 世纪 20 年代，Otto Warburg 发现，在有氧状态下，肿瘤细胞进行了高速率的醣酵解和乳酸生成，而这种情况通常是缺氧状态下才会发生的。该现象后来被称为 Warburg 效应。多条信号转导通路，如 Akt、Erk1/2 和 AMPK 等，聚集在关键糖解酶 PFK 和 PKM2 上，调控 ATP 合成的活动及其直接生成。转录因子 c-Myc 和 p53 也在这个过程中通过调控谷氨酰胺代谢、脂质代谢和戊糖磷酸支路而发挥重要作用，从而产生对于支持和维持肿瘤细胞快速生长所必需的细胞成分（核苷酸、脂质、蛋白质、三羧酸循环中间体）。