De koolhydraten zijn de suikers en het doel van hun homeostase (dwz balans) is om het zenuwweefsel (hersenen), in omstandigheden van niet-voedselinname, de hoeveelheid glucose te verschaffen die voldoende is voor het functioneren ervan. Het zenuwweefsel, in feite, om goed te functioneren, is strikt glucoseafhankelijk. Een ander doel van glucosehomeostase is om in sommige organen de overmaat aan energetische stoffen, in het bijzonder glucose, ingebracht met voedsel op te slaan, waardoor een overmatige toename van de bloedsuikerspiegel (dat wil zeggen de glucoseconcentratie in het bloed) wordt voorkomen.
Na een nacht van vasten wordt glucose in het bloed meestal door de hersenen gebruikt, in mindere mate door rode bloedcellen, darmen en voor insuline gevoelige weefsels (spier- en vetweefsel), het hormoon dat het staat deze zelfde weefsels toe om van glucose voordeel te halen en het binnen hen op te slaan. De lever kan glucose opslaan in de vorm van glycogeen (veel moleculen glucose 'samen verpakt') en het af te geven in de vorm van glucose. De alvleesklier speelt een fundamentele rol in de homeostase van suikers. In feite wordt de productie van glucose door de lever gereguleerd door twee hormonen, insuline en glucagon. Bij afwezigheid van insuline treedt glucose uit de lever op in het bloed, wat leidt tot een verhoging van de bloedsuikerspiegel ( hyperglycemie ) in het bloed zelf. In afwezigheid van glucagon wordt de hepatische afgifte van glucose geblokkeerd, met als gevolg een vermindering van glucose in het bloed ( hypoglykemie ). Verder wordt het gebruik van glucose door andere organen, perifeer genoemd, ook weerspiegeld in een verlaging van de bloedsuikerspiegel; dit leidt tot een verlaging van de insulinespiegels (hoeveelheid insuline die circuleert), een toename van glucagonemie (hoeveelheid glucagon in de circulatie) en een aanpassing van het systeem door een verhoogde glucose-afgifte in de lever.
Naast en in evenwicht met het insuline-glucagon-systeem is er het zogenaamde tegen-insulaire of tegeninsulaire systeem, vertegenwoordigd door de hypofyse en de bijnieren. Door de afscheiding van hormonen zoals GH, ACTH, cortisol en catecholamines (adrenaline en noradrenaline) oefent dit systeem een hyperglykemisch effect uit, dwz het verhoogt de afgifte van glucose in de bloedsomloop.
Na een maaltijd veroorzaakt glucose geabsorbeerd uit het darmkanaal een verhoging van de bloedsuikerspiegel. Koolhydraten (die polysacchariden zijn, of samengesteld uit verschillende soorten samengevoegde suikers), eenmaal bereikte de darm, worden gereduceerd tot monosacchariden, die glucose (80%), fructose (15%) en galactose (5%) zijn. Ze worden vervolgens opgenomen door de cellen van het darmslijmvlies en worden van hieruit naar het bloed getransporteerd. Over het algemeen keert de glycaemie na een gemengde maaltijd (50% van de koolhydraten, 35% van de vetten, 15% van de eiwitten) terug naar de pre-voorbereidende niveaus (die vóór de lunch) na ongeveer 2-3 uur.
De passage en de energieabsorptie van suikers (maar ook van eiwitten en vetten) door het spijsverteringskanaal, triggeren een reeks signalen die de opslag van voedingsstoffen in verschillende organen mogelijk maken. Tegelijkertijd wordt de afscheiding van insuline, het belangrijkste glykemische regulerende hormoon, gestimuleerd. De verhoging van de plasmaspiegels van dit hormoon veroorzaakt een verlaging van de glucagonconcentraties, de antagonist ervan, en veroorzaakt een afname van de hepatische glucoseafgifte omdat het de afbraak van glycogeen in glucose (glycogenolyse) en de synthese van nieuwe glucose door aminozuren (gluconeogenese). De lever, die vrij doorlaatbaar is voor glucose, sekwestreert ongeveer 50% glucose om het om te zetten in glycogeen (een werking die wordt beheerst door insuline). Glucose die niet door de lever wordt ingenomen, wordt verdeeld in de spieren en het vetweefsel. Wanneer de bloedsuikerspiegel de neiging heeft om te vallen, is er een geleidelijke toename van de hepatische productie van glucose, tegelijkertijd met een afname in plasma-insulinespiegels en een toename van tegen-hormonen, in het bijzonder glucagon.
