糖原代謝的調節機制復雜而精細，涉及多種物質和信號分子的相互作用。在細胞內，6-磷酸葡萄糖作為關鍵分子，它不僅能激活糖原合成酶，促進糖原合成，還能抑制糖原磷酸化酶，抑制糖原分解。ATP和葡萄糖作為能量的載體，同樣也起到抑制糖原磷酸化酶的作用，而高濃度的AMP則可以激活無活性的糖原磷酸化酶b，使其轉化為活性形式，加速糖原分解過程。此外，Ca2+作為第二信使，能夠激活磷酸化酶激酶，進而激活磷酸化酶，促進糖原分解。激素的調節在糖原代謝中同樣扮演著重要角色。當血糖濃度下降或機體進行劇烈活動時，腎上腺素和胰高血糖素的分泌量會顯著增加。這兩種激素通過與肝或肌肉等組織細胞膜上的特定受體結合，由G蛋白介導，激活腺苷酸環化酶，使cAMP生成增多。cAMP隨后激活cAMP依賴的蛋白激酶，這一過程進一步分化為兩個方向：一方面，活化的蛋白激酶促使有活性的糖原合成酶a磷酸化為無活性的糖原合成酶b，從而抑制糖原合成；另一方面，它促使無活性的磷酸化酶激酶磷酸化為有活性的磷酸化酶激酶，隨后活化的磷酸化酶激酶進一步使無活性的糖原磷酸化酶b磷酸化轉變為有活性的糖原磷酸化酶a，最終導致糖原分解加速。這一系列復雜的調節機制共同作用，確保了糖原合成與分解之間的動態平衡，維持了血糖水平的穩定。在肝細胞中，糖原分解產生的葡萄糖被釋放到血液中，以提高血糖濃度；而在肌肉細胞中，糖原分解產生的葡萄糖則用于支持肌肉收縮，確保機體的能量需求得到滿足。