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탄수화물에는 단당류, 이당류, 다당류가 포함된다. 우리가 섭취하는 대부분의 탄수화물은 식물로부터 얻어지며 젖당은 동물로부터 얻는다.

음식에 들어있는 가장 일반적이고 흔한 단당류는 포도당과 과당의 형태이다. 식물은 햇빛으로부터 에너지를 얻고 이 에너지로 포도당을 만들며 포도당은 야채, 과일, 당밀, 꿀, 시럽에서 주로 발견되며 과당은 대부분 과일과 산딸기류에서 발견된다.

이당류에는 자당, 엿당, 젖당이 존재하며 자당에는 설탕, 사탕수수, 사탕무 등이 포함되며 포도당과 과당이 결합된 형태이다. 엿당에는 포도당과 포도당이 결합된 형태로 발아된 곡물, 예를 들면 발효된 식혜 등이 좋은 예이다. 마지막으로 젖당은 포도당과 갈락토오스의 형태이다.

복합 탄수화물는 거대한 다당류로 길다란 포도당 사슬로 이루어져 있으며 녹말, 글리코겐, 셀룰로오스가 대표적인 다당류다. 녹말은 식물에서 에너지를 저장하는 분자로 야채나 과일, 곡물에 들어있고 글리코겐은 동물에서 에너지를 저장하는 분자로 근육과 간에 들어있고 셀룰로오스는 식물의 세포벽을 구성한다.

셀룰로오스는 소화에 필요한 효소는 포함하고 있지 않기 때문에 식물을 요리하거나 씹어서 섭취해야만 한다. 식물을 요리하거나 씹어서 섭취하는 경우 식물의 세포벽이 깨져서 세포안의 녹말이 효소에 노출이 되며 그로인해 소화되지 않는 셀룰로오스는 섬유 덩어리로 제공되어 대변의 부피를 늘여 배변을 원활하게 하도록 도와준다.

과당과 다른 단당류는 혈액으로 흡수되고 간에서 포도당으로 전환된다. 포도당은 ATP를 만들기 위해 사용되는 에너지원으로 뇌는 오직 포도당만을 에너지원으로 사용하므로 혈중 포도당의 농도는 대단히 중요하다. 사용 후 남은 포도당을 결합시켜 글리코겐으로 전환시켜 근육과 간에 저장하며 에너지가 필요할 때 쪼개어 포도당으로 다시 사용 가능하다.

세포가 저장할 수 있는 양보다 많은 포도당을 섭취하는 경우 이 포도당은 지방으로 전환되며 지방조직에 장기적으로 저장된다. 포도당은 에너지원으로 사용되며 ATP의 일부를 구성하며 단백질과 결합하여 당단백질을 구성하기도 한다.