Karbonhidratlar; hücrede birinci derecede enerji kaynağı olarak kullanılan, hücre zarının ve çeperinin ayrıca nükleik asitlerle ATP’nin yapısına katılan, yapıcı, onarıcı organik bileşiklerdir. Şekerler glikozit bağı kurarak bileşikler oluşturur. Sakkaritler olarak da bilinen karbonhidratlar, içerdiği birim şeker molekülü sayısına göre monosakkarit, disakkarit ve polisakkarit olarak gruplandırılır.
A) Monosakkaritler
Monosakkaritler üç ile yedi arasında karbon atomu içerebilen en basit karbonhidratlardır.
Kapalı formülleri 
dır. Monosakkaritler, karbonhidratların monomerleri olup sindirimle daha küçük birimlere ayrılmaz. Hücre zarından geçebilir. Monosakkaritler karbon sayıları ve içeriğindeki atomların uzaydaki dizilişine göre adlandırılır. Pentozlar, beş karbonlu şekerlerdir. DNA’nın yapısına katılan deoksiriboz ve RNA ile ATP’nin yapısına katılan riboz biyolojik açıdan en önemli pentozlardır. Deoksiribozun ribozdan farkı, bir oksijen atomunun eksik olmasıdır. Heksozlar, altı karbonlu monosakkaritlerdir.
kapalı formülüne sahiptir. En önemli heksozlardan biri olan ve kan şekeri veya üzüm şekeri olarak da bilinen glikoz, tüm canlı hücrelerde bulunur ve hücrelerin öncelikli enerji kaynağıdır. Sağlıklı bir insanın her 100 mi_ kanında yaklaşık 100-140 mg glikoz bulunmalıdır. Kan şekerinin çok yükselmesi veya düşmesi vücuda ciddi zararlar verir. Glikoz, fotosentezle üretilir ve amino asitler, yağ asitleri gibi moleküllere dönüştürülür. Glikoz, birçok disakkarit ile polisakkaritin yapı taşıdır. Kapalı formülleri aynı, açık formülleri farklı olan moleküllere izomer adı verilir. Glikoz, fruktoz ve galaktoz birbirinin yapısal izomeridir. Fruktoz, meyvelerde çok bulunduğundan meyve şekeri, galaktoz bitkilerde de bulunmasına rağmen memelilerin sütünde daha çok bulunduğundan süt şekeri olarak adlandırılır. Heksozların tamamı tatlı olup en tatlı heksoz fruktozdur.
b) Disakkatitler
İki adet heksoz, dehidrasyon tepkimesiyle glikozit bağı kurarak disakkaritleri oluşturur. Örneğin malt şekeri veya arpa şekeri olarak bilinen maltoz, iki glikoz molekülünün bağlanmasıyla oluşur. Maltoz en çok arpada bulunur. Sükroz (sakkaroz), glikoz ve fruktozun birleşmesiyle oluşur. En çok bulunan disakkarit olup “çay şekeri” olarak da bilinir. Havuç, şeker pancarı, şeker kamışı gibi bitkilerde bol miktarda bulunur. Laktozun monomerleri glikoz ve galaktozdur. Laktoz memeli canlıların süt salgısı içerisinde bol miktarda bulunur.
Disakkaritler, hidroliz edildiğinde açığa çıkan monomerler hücre zarından geçebilir.
C) Polisakkaritler
Polisakkaritler, çok sayıda glikozun glikozit bağıyla birleşmesi sonucunda oluşan polimerlerdir. Nişasta, glikojen, selüloz ve kitin polisakkarit örnekleridir. Depo polisakkaritlerden olan nişasta, bitkiler tarafından fotosentezle üretilen glikozun hücre lökoplastlarında depolanmasıyla oluşur. Glikojen bakteri, arke, mantar ve hayvanlar tarafından sentezlenen depo polisakkarit çeşididir. insanlarda vücuda alınan glikozun fazlası kaslarda ve karaciğerde glikojen olarak depo edilir. Hücre, glikoza ihtiyaç duyduğunda glikojen hidroliz edilir. İnsanlardaki glikojen depoları, besin alınmadığı takdirde bir gün içinde tükenir. Yapısal bir polisakkarit olan selüloz, bitki hücrelerini çevreleyen duvarın temel bileşenidir. Bitkilerde selüloz sentezi hücre zarında gerçekleşir. Glikozlar bir araya getirilerek iplik benzeri selüloz fibrilleri oluşturur.
Suda çözünmeyen, dayanıklı mikrofibrillerden oluşan selüloz kağıt ve pamuğun ham maddesidir. Otçul hayvanlar, bağırsaklarında yaşayan bakteriler sayesinde selülozu sindirebilir. İnsanlar, selülozu sindiremez. Ancak sindirim kanalından geçen selüloz mukus salgılanmasını uyararak besinlerin kolayca ilerlemesini sağlar. Bu nedenle sağlıklı beslenmek için lifli besinler tüketilmelidir. Taze meyve, sebze ve tahıllar selüloz açısından zengindir. Kitin, bir diğer yapısal polisakkarit çeşididir. Suda çözünmeyen kitin yapısal olarak selüloza benzer. Ancak selülozdan farklı olarak azot elementi içerir. Böcekler, örümcekler ve kabukluların dış iskeleti ile mantarların hücre duvarı kitinden yapılmıştır.
Sağlam bir yapıya sahip olan kitinden ameliyatlarda kullanılan dikiş iplikleri üretilir. Kitin doku içerisinde çözündüğünden dikişi aldırmak gerekmez. Karbonhidratların fazlası insanda yağa dönüştürülerek depolandığından çok tüketilmesi şişmanlığa neden olur. Ayrıca insülin direncine sebep olarak diyabetin (şeker hastalığı) gelişmesine zemin hazırlar. Vücut enerji ihtiyacını öncelikle karbonhidratlar-dan karşıladığından, az karbonhidrat tüketildiğinde halsizlik, yorgunluk ve baş dönmesi meydana gelir.