碳水化合物主要有以下几大功能：

提供能量

碳水化合物是人体能量的最主要来源。人体摄入碳水化合物后，会通过一系列复杂的消化过程将其分解为葡萄糖等单糖。例如，淀粉在口腔中就开始被唾液淀粉酶初步分解，在小肠中被胰淀粉酶等进一步分解为葡萄糖。每克碳水化合物在体内氧化可产生约 4 千卡的能量。

这些葡萄糖进入血液循环后，会被输送到身体的各个细胞。细胞通过细胞呼吸作用，在线粒体中经过糖酵解、三羧酸循环等过程，将葡萄糖中的化学能转化为三磷酸腺苷（ATP）。ATP 是细胞能够直接利用的能量货币，为人体各种生理活动提供动力。例如，肌肉收缩需要 ATP 提供能量来驱动肌动蛋白和肌球蛋白的相互作用；神经传导过程中，神经元通过钠 - 钾泵等机制维持细胞膜电位，这也需要 ATP 来提供能量。

大脑几乎完全依赖葡萄糖供能。葡萄糖能够通过血 - 脑屏障进入脑细胞，为神经元的活动提供能量。当血糖水平过低时，大脑功能会受到影响，出现头晕、乏力、注意力不集中等症状。

构成机体成分

碳水化合物是细胞结构的重要组成部分。核糖和脱氧核糖是构成核酸（DNA 和 RNA）的关键成分。DNA 中的脱氧核糖与磷酸基团和含氮碱基组成双螺旋结构，储存着生物体的遗传信息；RNA 中的核糖也参与构建其单链结构，在遗传信息的转录和翻译过程中发挥重要作用。

糖蛋白和糖脂也是细胞膜的重要组成部分。糖蛋白是由蛋白质和糖类结合而成，糖脂是由脂质和糖类组成。它们在细胞识别、细胞间通讯、信号传导等过程中起着至关重要的作用。例如，免疫细胞能够通过识别细胞表面糖蛋白的糖链结构来区分自身细胞和外来病原体。

节约蛋白质作用

当碳水化合物供应充足时，人体优先利用碳水化合物来提供能量。这样可以避免或减少蛋白质被用于供能。蛋白质在人体中有多种重要功能，如构成肌肉组织、酶、激素等生物活性物质，参与身体的代谢调节、免疫防御等生理过程。

如果碳水化合物摄入不足，身体会分解蛋白质来产生能量。例如，在长期饥饿或低碳水化合物饮食的情况下，肌肉中的蛋白质会被分解为氨基酸，氨基酸经过脱氨基等过程后进入能量代谢途径。这会导致肌肉萎缩、身体代谢紊乱等不良后果。

抗酮体生成作用

当碳水化合物摄入不足时，身体的能量代谢会发生变化。脂肪分解会增加，但脂肪在氧化分解过程中，如果没有足够的碳水化合物参与，会不完全氧化产生酮体。酮体包括乙酰乙酸、β - 羟丁酸和丙酮。

酮体在体内积累过多会导致酮血症和酮尿症。这会使血液和尿液的酸碱度下降，引起酸中毒。严重的酮症酸中毒会对人体的神经系统、心血管系统等造成损害。足够的碳水化合物摄入可以保证脂肪的完全氧化，防止酮体的过度生成，维持身体的酸碱平衡。