Karbohidrat adalah gula dan tujuan homeostasis mereka (yaitu keseimbangan) adalah untuk menyediakan jaringan saraf (otak), dalam kondisi asupan non-makanan, jumlah glukosa yang cukup untuk fungsinya. Jaringan saraf, pada kenyataannya, berfungsi dengan baik, sangat bergantung pada glukosa. Tujuan lebih lanjut dari homeostasis glukosa adalah untuk menyimpan di beberapa organ kelebihan zat energetik, khususnya glukosa, yang dimasukkan bersama makanan, mencegah peningkatan gula darah yang berlebihan (yaitu konsentrasi glukosa dalam darah).
Setelah malam puasa, glukosa dalam darah sebagian besar digunakan oleh otak, pada tingkat lebih rendah oleh sel darah merah, usus dan jaringan sensitif insulin (otot dan jaringan adiposa), yang merupakan hormon yang memungkinkan jaringan yang sama ini untuk mengambil keuntungan dari glukosa dan menyimpannya di dalamnya. Hati mampu menyimpan glukosa dalam bentuk glikogen (banyak molekul glukosa yang "berkumpul" bersama) dan melepaskannya dalam bentuk glukosa. Pankreas memainkan peran mendasar dalam homeostasis gula. Faktanya, produksi glukosa oleh hati diatur oleh dua hormon, insulin dan glukagon. Dengan tidak adanya insulin ada pelepasan glukosa dari hati ke dalam darah, yang menyebabkan peningkatan gula darah ( hiperglikemia ) dalam darah itu sendiri. Dengan tidak adanya glukagon, pelepasan glukosa hepar tersumbat, dengan akibat penurunan glukosa dalam darah ( hipoglikemia ). Selanjutnya, penggunaan glukosa oleh organ-organ lain, yang disebut perifer, juga tercermin dalam pengurangan gula darah; ini mengarah pada pengurangan kadar insulin (jumlah insulin yang beredar), peningkatan glukagonemia (jumlah glukagon yang bersirkulasi) dan penyesuaian kembali sistem melalui peningkatan pelepasan glukosa hepatik.
Di sebelah dan dalam keseimbangan dengan sistem insulin-glukagon, ada yang disebut sistem kontra-insular atau kontra-seluler, diwakili oleh kelenjar hipofisis dan adrenal. Melalui sekresi hormon seperti GH, ACTH, kortisol dan katekolamin (adrenalin dan noradrenalin), sistem ini memberikan efek hiperglikemia, yaitu meningkatkan pelepasan glukosa ke dalam sirkulasi.
Setelah makan, glukosa yang diserap dari saluran usus menyebabkan peningkatan gula darah. Karbohidrat (yang merupakan polisakarida, atau terdiri dari berbagai jenis gula yang disatukan), begitu mencapai usus, direduksi menjadi monosakarida, yaitu glukosa (80%), fruktosa (15%) dan galaktosa (5%). Mereka kemudian diserap oleh sel-sel mukosa usus dan, dari sini, diangkut ke darah. Umumnya, setelah makan campuran (50% karbohidrat, 35% lemak, 15% protein) glikemia kembali ke tingkat pra-persiapan (sebelum makan siang) setelah sekitar 2-3 jam.
Bagian dan penyerapan energi gula (tetapi juga protein dan lemak) melalui saluran pencernaan, memicu serangkaian sinyal yang memungkinkan penyimpanan nutrisi di berbagai organ. Pada saat yang sama, sekresi insulin, hormon pengatur glikemik utama, distimulasi. Peningkatan kadar plasma hormon ini menyebabkan penurunan kadar glukagon, antagonisnya, dan menyebabkan penurunan pelepasan glukosa hepatik karena menghambat pemecahan glikogen menjadi glukosa (glikogenolisis) dan sintesis glukosa baru oleh asam amino (glukoneogenesis). Hati, yang bebas permeabel terhadap glukosa, menyerap sekitar 50% glukosa untuk mengubahnya menjadi glikogen (suatu tindakan yang dikendalikan oleh insulin). Glukosa yang tidak disita oleh hati didistribusikan dalam otot dan jaringan adiposa. Ketika gula darah cenderung turun, terjadi peningkatan bertahap dalam produksi glukosa hati, bersamaan dengan penurunan kadar insulin plasma dan peningkatan hormon counterinsular, khususnya glukagon.
