糖類的合成代謝中，簡單的有機酸可以被轉(zhuǎn)化為單糖（如葡萄糖），然后單糖再聚合在一起形成多糖（如淀粉）。從包括丙酮酸鹽、乳酸鹽、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸在內(nèi)的化合物來生成葡萄糖的過程被稱為糖異生。糖異生將丙酮酸鹽通過一系列的中間物轉(zhuǎn)化為葡萄糖-6-磷酸，其中的許多中間物可以與糖酵解過程共享。然而，糖異生過程不是簡單的糖酵解過程的逆反應，其中多個步驟是由不在糖酵解中發(fā)揮作用的酶來催化的。這樣就使得葡萄糖的合成和分解可以被分別調(diào)控，以防止這兩個途徑進入無效循環(huán)（futile cycle）。

雖然脂肪是通用的儲存能量的方式，但在脊椎動物，如人類中，儲存的脂肪酸不能通過糖異生作用而被轉(zhuǎn)化為葡萄糖，因為這些生物體無法將乙酰輔酶A轉(zhuǎn)變?yōu)楸猁}（植物具有必要的酶，而動物則沒有）。 因此，在長期饑餓后，脊椎動物需要從脂肪酸來制造酮體來代替組織中的葡萄糖，因為像腦這樣的組織不能夠代謝脂肪酸。在其它生物體，如植物和細菌中，由于存在乙醛酸循環(huán)，可以跳過檸檬酸循環(huán)中的脫羧反應，使得乙酰輔酶A可以被轉(zhuǎn)化為草酰乙酸鹽醫(yī)學教|育網(wǎng)搜集整理，而草酰乙酸鹽可以被用于葡萄糖的生產(chǎn)，因此解決了脊椎動物中存在的這一代謝問題。

多糖和聚糖是通過逐步加入單糖來合成的，加入單糖的過程是由糖基轉(zhuǎn)移酶將糖基從一個活化的糖-磷酸供體（如尿苷二磷酸葡萄糖）上轉(zhuǎn)移到作為受體的羥基（位于延長中的多糖鏈）上。由于糖環(huán)上的任一羥基都可以作為受體，因此多糖鏈可以是直鏈結(jié)構(gòu)，也可以含有多個支鏈。這些生成的多糖自身可以具有結(jié)構(gòu)或代謝功能，或者可以在寡糖鏈轉(zhuǎn)移酶的作用下被轉(zhuǎn)接到脂類和蛋白質(zhì)上（即糖基化作用）。