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碳水化合物代谢指生物体内负责碳水化合物形成、分解和相互转化的各种生化过程。

最重要的碳水化合物是葡萄糖，这是一种单糖(单糖)，几乎所有已知生物都能代谢它。葡萄糖和其他碳水化合物是物种间多种代谢途径的一部分:植物通过光合作用从大气气体中合成碳水化合物，将吸收的能量储存在体内，通常以淀粉或脂类的形式存在。植物成分被动物和真菌吃掉，并被用作细胞呼吸的燃料。一克碳水化合物氧化产生约4千卡能量，脂质氧化产生约9千卡能量。新陈代谢(如葡萄糖氧化)产生的能量通常以三磷酸腺苷的形式暂时储存在细胞内。能够进行有氧呼吸的生物代谢葡萄糖和氧气，释放出二氧化碳和水作为副产品的能量。

碳水化合物对生物体来说是一种优越的短期燃料，因为它们比脂肪或蛋白质中用作燃料的氨基酸部分更容易代谢。在动物中，最重要的碳水化合物是葡萄糖;因此，葡萄糖水平被用作中枢代谢激素胰岛素的主要控制。在一些生物(如白蚁、反刍动物和一些细菌)中，淀粉和纤维素都是葡萄糖聚合物，在消化过程中被分解并作为葡萄糖被吸收。一些简单的碳水化合物有它们自己的酶氧化途径，只有少数更复杂的碳水化合物有。例如，双糖乳糖需要乳糖酶分解成它的单糖成分;许多动物成年后缺乏这种酶。

碳水化合物通常储存为具有糖苷键的葡萄糖分子长聚合物，用于结构支撑(如几丁质、纤维素)或能量储存(如糖原、淀粉)。然而，大多数碳水化合物对水的强亲和力使得大量碳水化合物的储存效率降低，这是由于溶剂化的水-碳水化合物复合物的大分子量。在大多数生物体中，过量的碳水化合物定期分解形成乙酰辅酶a，这是脂肪酸合成途径的原料;脂肪酸、甘油三酯和其他脂类通常用于长期储存能量。脂类的疏水特性使它们成为比亲水碳水化合物更紧凑的能量储存形式。然而，动物，包括人类，缺乏必要的酶机制，因此不能从脂质合成葡萄糖。<参考，G库珀，细胞，美国微生物学会，p 72>

所有碳水化合物都有一个近似CnH2nOn的通式;葡萄糖是C6H12O6。单糖可以化学结合在一起形成双糖，如蔗糖和长多糖，如淀粉和纤维素。