1、供給和儲存能量。每克葡萄糖在體內氧化可以產生16.7kJ（4kcal）的能量。在維持人體健康所需要的能量中，55%～65%由碳水化合物提供。糖原是肌肉和肝臟碳水化合物的儲存形式，肝臟約儲存機體內1/3的糖原。一旦機體需要，肝臟中的糖原即分解為葡萄糖以提供能量。碳水化合物在體內釋放能量較快，供能也快，是神經系統和心肌的主要能源，也是肌肉活動時的主要燃料，對維持神經系統和心臟的正常供能，增強耐力，提高工作效率都有重要意義。
2、構成組織及重要生命物質。碳水化合物是構成機體組織的重要物質，並參與細胞的組成和多種活動。每個細胞都有碳水化合物，其含量為2%～10%，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在，分佈在細胞膜、細胞器膜、細胞質以及細胞間基質中。糖和脂形成的糖脂是細胞與神經組織的結構成分之一。除每個細胞都有碳水化合物外，糖結合物還廣泛存在於各組織中。
3、節約蛋白質的作用。當膳食中碳水化合物供應不足時，機體為了滿足自身對葡萄糖的需要，則通過糖原異生作用將蛋白質轉化為葡萄糖供給能量；而當攝入足夠量的碳水化合物時則能預防體內或膳食蛋白質消耗，不需要動用蛋白質來供能，即碳水化合物具有節約蛋白質作用。碳水化合物供應充足，體內有足夠的ATP產生，也有利於氨基酸的主動轉運。
4、抗生酮作用。脂肪在體內分解代謝，需要葡萄糖的協同作用。當膳食中碳水化合物供應不足時，體內脂肪或食物脂肪被動員並加速分解為脂肪酸來供應能量。在這一代謝過程中，脂肪酸不能徹底氧化而產生過多的酮體，酮體不能及時被氧化而在體內蓄積，以致產生酮血癥和酮尿症。膳食中充足的碳水化合物可以防止上述現象的發生，因此稱為碳水化合物的抗生酮作用。
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