Οι υδατάνθρακες είναι οι σημαντικότερες και περισσότερο διαδεδομένες θρεπτικές ουσίες της γης. Σχηματίζονται μέσω των φυτών και των μικροοργανισμών από διοξείδιο του άνθρακα και νερό με εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας.

Αξιοσημείωτο είναι ότι οι υδατάνθρακες περιέχουν και οξυγόνο, το οποίο χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας από την οξείδωση (καύση) τους. Δηλαδή, χρειάζονται λιγότερο οξυγόνο, από όσο χρειάζεται η καύση των λιπών και των πρωτεϊνών. Σε αυτό το γεγονός έγκειται το προτέρημα που έχουν οι υδατάνθρακες ως οικονομικές πήγες ενέργειας.

Οι δυο σημαντικότερες ουσίες κατά τον μεταβολισμό των υδατανθράκων είναι η γλυκόζη, η οποία αποθηκεύεται ως γλυκογόνο, μυϊκό και ηπατικό.

Ενώ το μυϊκό γλυκογόνο αποθηκεύεται κατευθείαν στα μυϊκά κύτταρα και καταναλώνεται εκεί, το ηπατικό γλυκογόνο (60-100gr) χορηγεί συνεχώς μόρια γλυκόζη, διατηρώντας έτσι το επίπεδο σακχάρου στο αίμα σταθερό. Αν όμως το μυϊκό γλυκογόνο εξαντληθεί, τα μυϊκά κύτταρα οξειδώνουν μόρια γλυκόζης του αίματος, με αποτέλεσμα να προκαλείται διαταραχή της φυσιολογικής γλυκαιμίας. Η κατάσταση αυτή αποτελεί κίνδυνο για το νευρικό σύστημα, αφού αυτό εξαρτάται απόκλειστικά από την γλυκόζη. Ο οργανισμός τίθεται σε συναγερμό, ο οποίος εκφράζεται με τα ΥΠΟΓΛΥΚΑΙΜΙΚΑ ΣΥΜΠΤΩΜΑΤΑ. Η κατάσταση αυτή χαρακτηρίζεται από ξαφνική αίσθηση πείνας, αδυναμία, ζάλη, κρύο ιδρώτα, νευρικότητα και σκοτοδίνη. Μπορεί να ξεπεραστεί όμως αμέσως, αν ληφθούν μικρές ποσότητες υδατανθράκων, πχ. ένας κύβος ζάχαρης, μια φέτα ψωμί η ένα μπισκότο.

Κατά βάση όλα τα όργανα μπορούν να χρησιμοποιήσουν γλυκόζη ως ενεργειακή πηγή. Όταν όμως υπάρχει έλλειψή της, οι ενεργειακές τους ανάγκες μπορούν να καλυφθούν με την καύση λιπών και αμινοξέων (πρωτεϊνών). Μόνο το κεντρικό νευρικό σύστημα (εγκέφαλος και νωτιαίος μυελός), τα ερυθρά αιμοσφαίρια και η μυελώδης ουσία των επινεφριδίων εξαρτώνται & παίρνουν ενέργεια αποκλειστικά από τη γλυκόζη. Οι καθημερινές ανάγκες του εγκέφαλου και του νωτιαίου μυελού σε γλυκόζη είναι περίπου 100-150gr.

Σε περίπτωση ασιτίας (εγκλωβισμός σε σπηλαίο) η ημερήσια ΕΛΑΧΙΣΤΗ ΠΟΣΟΤΗΤΑ ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ που χρειάζεται να προσλαμβάνει ο οργανισμός είναι 40-50gr γλυκόζης (αποικοδομώντας πρωτεΐνες και λίπη). Στην κανονική διατροφή όμως θα πρέπει να λαμβάνονται καθημερινά τουλάχιστον 100-200gr υδατανθράκων, έτσι ώστε οι μεταβολικές διαδικασίες να μπορούν να συνεχίζονται αδιατάρακτα. Οι αποθήκες γλυκογόνου του ανθρώπου περιλαμβάνουν κανονικά 300-400gr, από τα οποία το 1/3 είναι ηπατικό και τα 2/3 μυϊκό γλυκογόνο. Με ανάλογη προπόνηση και κατάλληλη διατροφή οι αποθήκες μυϊκού γλυκογόνου μπορούν να υπερδιπλασιαστούν.

Άτομα προπονημένα στην αντοχή έχουν στην διάθεση τους 2 έως 3 φορές περισσότερο μυϊκό γλυκογόνο από ότι απροπόνητα. Θα πρέπει κανείς να γνωρίζει ότι το μυϊκό γλυκογόνο αποικοδομείται τόσο πιο εύκολα όσο μεγαλύτερα είναι τα αποθέματα του. Αντίθετα, όσο λιγότερα είναι τόσο περισσότερο τα «προστατεύει» ο οργανισμός.