Гетерополисахариды состоят из разных моносахаридов и их производных. Важнейшие — гликозаминогликаны (ГАГ): гиалуроновая кислота, хондроитинсульфат, гепарин. Они входят в межклеточный матрикс, удерживают воду и придают тканям упругость; часто связаны с белками (протеогликаны).

Моносахариды имеют асимметрические (хиральные) атомы углерода, поэтому существуют в виде стереоизомеров. По конфигурации последнего хирального углерода различают D- и L-формы (в организме преобладают D-сахара). Эпимеры — сахара, отличающиеся конфигурацией только одного углерода (глюкоза и галактоза).

Углеводы делят на: моносахариды (простые сахара, не гидролизуются — глюкоза, фруктоза), олигосахариды (несколько моносахаридов; частный случай — дисахариды: сахароза, лактоза, мальтоза) и полисахариды (много моносахаридов — крахмал, гликоген, целлюлоза).

Гомополисахариды состоят из одного вида моносахарида (глюкозы). Крахмал (запас у растений) и гликоген (запас у животных) — из глюкозы с α-связями, легко расщепляются. Целлюлоза (опора у растений) — из глюкозы с β-связями, у человека не переваривается (пищевые волокна).

Углеводы — органические вещества, состоящие из углерода, водорода и кислорода (общая формула часто Cₙ(H₂O)ₘ). Химически это многоатомные спирты с альдегидной или кетонной группой (и их производные). Функции: главный источник энергии, запас (гликоген, крахмал), структура (целлюлоза, компоненты матрикса), участие в узнавании (гликопротеины).

Из моносахаридов образуются важные производные: аминосахара (глюкозамин, N-ацетилглюкозамин — в матриксе и гликопротеинах), сахарные кислоты (глюкуроновая — обезвреживание), дезоксисахара (дезоксирибоза — в ДНК; фукоза), фосфаты сахаров (глюкозо-6-фосфат — метаболически активная форма).

Функции углеводов: энергетическая (глюкоза — топливо), запасающая (гликоген, крахмал), структурная (целлюлоза, ГАГ матрикса), рецепторно-опознавательная (гликопротеины, группы крови). Знание строения объясняет усвояемость (α- vs β-связи), болезни обмена (диабет, гликогенозы, непереносимость лактозы) и роль пищевых волокон.

Дисахариды — два моносахарида, соединённых гликозидной связью. Важнейшие: мальтоза (глюкоза + глюкоза, продукт распада крахмала), сахароза (глюкоза + фруктоза, пищевой сахар), лактоза (глюкоза + галактоза, молочный сахар).

В растворе моносахариды существуют в основном в циклической форме: карбонильная группа реагирует с одной из своих же гидроксильных групп, образуя кольцо (шестичленное — пираноза, пятичленное — фураноза). При этом возникает новый хиральный центр (аномерный углерод) и две формы — α- и β-аномеры.

Моносахариды — простейшие углеводы, не расщепляемые гидролизом. Их классифицируют по числу атомов углерода (триозы, тетрозы, пентозы, гексозы) и по типу карбонильной группы: альдозы (альдегидная группа, например глюкоза) и кетозы (кетонная группа, например фруктоза).