Вуглеводи, поряд із білками, — найбільш розповсюджені сполуки, що беруть участь у побудові клітини та використовуються у процесі її життєдіяльності. Поняття «вуглеводи» охоплює альдегіди та кетони багатоатомних спиртів, а також полімери цих сполук зі спільною формулою Сn (Н2O)m.
Назва відображає той факт, що водень і кисень у молекулах вуглеводів присутні у тому ж співвідношенні, що і в молекулі води. У біосфері вуглеводів більше, ніж усіх органічних сполук сукупності. У рослинному світі на них припадає 80—90 % всієї маси рослин. У тваринному організмі вміст вуглеводів становить близько 2 % маси тіла, проте значення цих речовин надто велике. Вуглеводи — продукти, які під впливом енергії сонячного світла утворюються у зеленій рослині з СO2 та Н2O і дають початок іншим органічним сполукам живих організмів. Функції вуглеводів важливі й різноманітні. Енергетична. Окислюючись у процесі клітинного дихання, вуглеводи вивільняють закладену в них енергію, забезпечуючи значну частину енергетичної потреби організму. Пластична. Вуглеводи беруть участь у синтезі багатьох найважливіших для організму речовин: нуклеїнових кислот, амінокислот, ліпідів. Захисна. Вуглеводи — основні компоненти оболонок рослинних клітин, вони беруть участь також у побудові зовнішнього скелета членистоногих (хітиновий покрив). Опорна. Целюлоза та інші полісахариди оболонок рослинних клітин не тільки захищають клітини від зовнішніх впливів, а й створюють міцний стовбур (стебло) рослини, його механічні та опорні тканини. Вуглеводи зазвичай підрозділяють на моносахариди, олігосахариди та полісахариди. Моносахариди — це прості цукри. Прикладами їх можуть слугувати глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза та ін. У молекулі моносахариду може бути від трьох до дев’яти атомів карбогену, але найбільш розповсюджені 5- та 6-вуглецеві моносахариди. Вони важливі як джерело енергії, а також як будівельні блоки для синтезу полісахаридів. Олігосахаридами називають вуглеводи, які мають від двох до десяти ланок моносахаридів. Зв’язок між двома моносахаридами називається ґлікозидним. Олігосахариди, що складаються з двох моносахаридів, називаються дисахаридами. Серед найвідоміших дисахаридів можна назвати лактозу, яка міститься у молоці, надзвичайно розповсюджену в рослинному світі цукрозу, а також продукт часткового гідролізу крохмалю у рослинах — мальтозу. Основна маса вуглеводів, які трапляються у природі, представлена високомолекулярними сполуками — полісахаридами, що містять більше десяти моносахаридних ланок. Ці сполуки відіграють головним чином роль резерву їжі та енергії (крохмаль та ґлікоґен) й, окрім того, використовуються як будівельний матеріал (целюлоза). Крохмаль, полімер ґлюкози, є резервною поживною речовиною рослин і перебуває у вигляді різних за формою та розміром крохмальних зерен у рослинах різних видів. Крохмаль знаходить широке застосування у медицині та у багатьох галузях промисловості (харчовій, шкіряній, паперовій, фармацевтичній та ін.). У промислових масштабах його одержують із бульби картоплі та зерен кукурудзи. .Картопля містить у середньому 15—25% крохмалю у розрахунку на сиру масу, насіння окремих зернових культур — 40—60%. Ґлікоґен — головний енергетичний та вуглеводний резерв людини й тварин. Особливо великий його вміст у печінці (до 10%) та м’язах (до 4 %). Трапляється він у грибах та мікроорганізмах. Ґлікоґен також є полімером ґлюкози, але з більш розгалуженим, ніж у крохмалю, ланцюгом мономерів. При нестачі кисню в організмі запаси ґлікоґену утилізуються за анаеробним (без участі кисню) механізмом. Потреба у глікогені зростає, наприклад, при великих фізичних навантаженнях (зокрема, у спортсменів). Продуктом метаболізму ґлікоґену є молочна кислота. Молекули целюлози, крохмалю та ґлікоґену побудовані з однакових мономерних ланок, але зв’язок між сусідніми ланками у цих полімерах здійснюється різними способами. Целюлоза — структурний полісахарид, що найчастіше трапляється у рослинному світі. На неї припадає близько 50 % всього органічного вуглецю біосфери. Вона має дуже велике практичне значення для господарчої діяльності людини, становлячи основну масу бавовняних тканин, паперу, штучного шовку, деяких пластмас та вибухових речовин