Углеводы поступают с пищей в основном в виде полисахаридов (растительного крахмала, клетчатки, гликогена), в меньших количествах в виде дисахаридов и моносахаридов.
Переваривание начинается в ротовой полости a-амилазой слюны, которая расщепляет 1,4-a-гликозидные связи в молекулах растительного крахмала (смесь полисахаридов амилозы и амилопектина) и гликогена (животного крахмала).
Амилоза имеет линейную структуру, в составе которой только 1,4-a-гликозидные связи. Молекулы амилопектина и гликогена разветвлены. Связи в точках ветвления — 1,6-a-гликозидные.
a-амилаза слюны успевает расщепить только некоторые 1,4-a-гликозидные связи, образуя промежуточные продукты расщепления — декстрины — полисахаридные фрагменты различной протяженности. Затем полупереваренные полисахариды, находящиеся в составе пищевого комка, проглатываются и попадают в желудок. Здесь эффективного переваривания углеводов не происходит, так как кислая среда полости желудка далека от pH-оптимума амилазы, и фермент теряет свою активность. Переваривание может продолжаться только внутри пищевого комка.
Процесс возобновляется при поступлении пищевых масс из желудка в тонкий кишечник, где кислый химус нейтрализуется щелочными солями (бикарбонатами), поступающими в двенадцатиперстную кишку вместе с соком поджелудочной железы. Панкреатическая a-амилаза завершает расщепление полисахаридов и олигосахаридов до дисахарида мальтозы.
Дисахарид мальтоза и остальные дисахариды, поступившие с пищей, расщепляются ферментами пристеночного переваривания углеводов до моносахаридов. Эти ферменты выделяются слизистой оболочкой кишечника в составе кишечного сока.
После всасывания глюкоза по системе воротной вены поступает в печень. Там основное количество глюкозы запасается в виде гликогена, а остальная глюкоза идет в общий кровоток для питания других клеток. Так происходит после принятия пищи на высоте пищеварения.
В состоянии натощак (вне приема пищи) гликоген в печени постепенно распадается до глюкозы, уходящей в общий кровоток к другим тканям.
В крови поддерживается постоянная концентрация глюкозы на уровне 3,9–6,1 ммоль/л.
Глюкоза проникает в клетки тканей под действием инсулина. Первая реакция, в которую вступает глюкоза в клетке, является единственной. Это реакция фосфорилирования глюкозы за счет АТФ. Фермент, катализирующий эту реакцию (гексокиназа), есть в любой клетке.