Metabolisme karbohidrat adalah proses kimia yang berlangsung dalam tubuh makhluk hidup untuk mengolah karbohidrat, baik itu reaksi pemecahan (katabolisme) maupun reaksi pembentukan (anabolisme).
Bentuk karbohidrat terpenting adalah glukosa, yaitu suatu senyawa gula sederhana (monosakarida), dipahami ada terdapat di setiap makhluk hidup untuk proses metabolisme ini. Glukosa dan bentuk karbohidrat lainnya memiliki tempatnya masing-masing di dalam proses metabolik antarspesies. Contohnya, tanaman menyimpan energi dengan membentuk karbohidrat dari karbon dioksida dan air melalui fotosintesis, biasanya dalam bentuk pati atau lipid.
Tanaman lalu dimakan oleh binatang dan jamur, sebagai bahan bakarnya respirasi seluler. Oksidasi pada satu gram karbohidrat menghasilkan energy sebesar 4 kcal (kilokalori); sementara dari lipid, 9 kcal. Energi dari metabolisme (contohnya, oksidasi glukosa) biasanya disimpan sementara di sel-sel tubuh dalam bentuk adenosina trifosfat. Metabolisme pada makhluk hidup dengan respirasi aerob menguiraikan glukosa dengan oksigen untuk menghasilkan energi, dan hasil sampingnya, karbon dioksida dan air.
Semua bentuk karbohidrat kurang lebih memiliki rumus kimia CnH2nOn; Rumus kimia glukosa adalah C6H12O6. Setiap molekul monosakarida bisa membentuk senyawa disakarida, contohnya sukrosa, ataupun senyawa polisakarida yang lebih panjang, contohnya pati and selulosa.
Peranan utama karbohidrat di dalam tubuh ialah menyediakan glukosa bagi sel-sel tubuh, yang kemudian diubah menjadi energi. Glukosa memegang peranan sentral dalam metabolisma karbohidrat. Jaringan tertentu hanya memperoleh energi dari karbohidrat seperti sel darah merah serta sebagian besar otak dan sistem saraf.
Menyimpan glukosa dalam bentuk glikogen
Salah satu fungsi utama hati ialah menyimpan dan mengeluarkan glukosa sesuai kebutuhan tubuh. Kelebihan glukosa akan disimpan di dalam hati dalam bentuk glikogen. Bila persedian glukosa darah menurun, hati akan mengubah sebagian dari glikogen menjadi glukosa dan mengeluarkannya ke dalam aliran darah.
Glukosa ini aka dibawa oleh darah ke seluruh bagian tubuh yang memerlukan, seperti otak, sistem saraf, jantung dan organ tubuh lain.
Sel-sel otot dan sel-sel lain di samping glukosa menggunakan lemak sebagai sumber energi. Sel-sel otot juga menyimpan glukosa dalam bentuk glikogen (sebanyak 2/3 bagian). Glikogen ini hanya digunakan sebagai sumber energi untuk keperluan otot saja dan tidak dapat dikembalikan sebagai glukosa ke dalam aliran darah. Tubuh hanya dapat menyimpan glikogen dalam jumlah terbatas, yaitu untuk keperluan energi beberapa jam.
Penggunaan glukosa untuk energi
Bila glukosa memasuki sel, enzim-enzim akan memecahnya menjadi bagian-bagian kecil yang pada akhirnya akan menghasilkan energi, karbondioksida dan air. Bagian-bagian kecil ini dapat pula disusun kembali menjadi lemak.
Agar tubuh selalu memperoleh glukosa untuk keperluan energi, hendaknya seseorang tiap hari memakan sumber karbohidrat pada selang waktu tertentu, karena persediaan glikogen hanya bertahan untuk keperluan beberapa jam.
Apakah karbohidrat dan makanan dapat digantikan sebagai sumber energi oleh lemak dan protein?
Protein dapat diubah menjadi glukosa melalui proses glukoneogenesis (sintesis glukosa dari rantai karbon non karbohidrat) dalam batas-batas tertentu, tetapi protein mempunyai fungsi lain yang tidak dapat digantikan oleh zat gizi lain, seprti untuk pertumbuhan.
Lemak tubuh tidak dapat diubah menjadi glukosa dalam jumlah berarti. Glukosa sebagai sumber energi untuk sel-sel otak, sel saraf lain dan sel darah merah tidak dapat digantikan oleh lemak. Jadi, makanan sehari-hari harus mengandung karbohidrat. Karbohidrat yang cukup akan mencegah penggunaan protein untuk energi (sebagai penghemat protein).
Perubahan glukosa menjadi lemak
Kelebihan karbohidrat di dalam tubuh diubah menjadi lemak. Perubahan ini terjadi di dalam hati. Lemak ini kemudian dibawa ke sel-sel lemak yang dapat menyimpan lemak dalam jumlah tidak terbatas.