Celler innehåller olika proteiner som hjälper dem att upptäcka och svara på näringsämnen, inklusive glukos. Till exempel underlättar glukostransportörer, såsom GLUT4, förflyttningen av glukos in i celler. Väl inne i cellen genomgår glukos en serie kemiska reaktioner, gemensamt kända som glykolys, för att omvandla det till pyruvat. Pyruvat kan sedan gå in i citronsyracykeln (även känd som Krebs-cykeln) och oxidativ fosforylering, där det bryts ner ytterligare och används för att generera ATP.
Kroppen kontrollerar noggrant blodsockernivåerna, eftersom glukoshomeostas är avgörande för normal cellulär funktion. Celler kan känna av förändringar i glukosnivåer och justera sin ämnesomsättning därefter. Vid låga glukosnivåer (hypoglykemi) kan celler aktivera mekanismer för att spara energi och bibehålla viktiga funktioner. Omvänt kan förhöjda glukosnivåer (hyperglykemi) leda till cellulär stress och dysfunktion.
Förutom glukos svarar cellerna även på andra näringsämnen, såsom aminosyror och fettsyror, för att tillgodose deras energibehov och utföra olika metaboliska funktioner. Att förstå cellulära svar på näringsämnen är avgörande inom områden som kost, diabetesforskning och metabola störningar.