Cukry (cukrowce, sacharydy, węglowodany) są rozpowszechnionymi w przyrodzie związkami organicznymi. Stanowią one pochodne alkoholi wielowodorotlenowych. Ze względu na wielkość i strukturę cząsteczek wyróżnia się dwie grupy cukrów: cukry proste (monosacharydy), i cukry złożone (do których zaliczane są dwucukry inaczej zwane disacharydami i wielocukry czyli polisacharydy). Z uwagi na obecność charakterystycznych grup funkcyjnych, poza grupami wielowodorotlenowymi (hydroksylowymi), które wchodzą w skład wszystkich sacharydów, wyróżnia się: aldozy - posiadające grupy aldehydowe -CHO w swoich cząsteczkach oraz ketozy - mające grupy ketonowe. Inny podział cukrów wyróżnia cukry redukujące i nieredukujace. W zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce cukry proste dzielimy na triozy (trzy atomy węgla w cząsteczce), tetrozy (cztery atomy), pentozy (pięć atomów), heksozy (sześć atomów) i heptozy (siedem atomów). Cukrami prostymi o największym znaczeniu są heksozy (a wśród nich glukoza).

W stanie wolnym cukry proste występują w niewielkich ilościach (w sokach owocowych, płynach ustrojowych). W znacznie większych ilościach można je zidentyfikować w postaci zestryfikowanej, między innymi z kwasem fosforowym w przemianach metabolicznych, lub jako składniki glikozydów. Rośliny zielone i niektóre drobnoustroje są zdolne do fotosyntezy cukrów prostych z wody i dwutlenku węgla. Zdecydowaną większość cukrów występujących w przyrodzie stanowią cukry złożone. Niektóre z nich stanowią substancje zapasowe, na przykład skrobia i glikogen, a inne są substancjami wchodzącymi w skład szkieletu, a jest to celuloza (substancja szkieletowa roślin) i chityna, która występuje u zwierząt.

Glukoza, która nazywana jest również cukrem gronowym oma wzór sumaryczny w postaci C6H12O6. Jest to cukier prosty, który występuje w tkankach wszystkich organizmów żywych, zarówno w stanie wolnym, na przykład w sokach owoców, nektarze kwiatów i krwi ssaków, jak też w postaci reszt glukozowych w składzie bardziej złożonych związków, między innymi skrobi, sacharozy, glikogenu, celulozy, większości glikozydów. W stanie czystym glukoza jest substancją stałą, krystaliczną, o przyjemnym słodkim smaku. glukoza dobrze rozpuszcza się w wodzie, a jej wodny roztwór wykazuje czynność optyczną (skręca płaszczyznę światła spolaryzowanego w prawo). W roślinach glukoza powstaje w procesach fotosyntezy. Zwierzęta i człowiek zaspokajają swoje zapotrzebowanie na glukozę, pobierając ją w postaci wolnej, a także jako składnik cukrów złożonych, wraz z pokarmem. Glukoza dostarcza głównej części energii do procesów życiowych. Jest także substratem w wielu reakcjach przemiany materii. Glukoza w organizmie człowieka to jedyny cukier prosty występujący w większej ilości, ponieważ wszystkie inne cukry, które zjadamy, są przekształcone w glukozę przez wątrobę. W organizmie człowieka jest jedyną formą transportową cukrów i jej stężenie we krwi musi być utrzymywane na stałym poziomie (około 0,1 w stosunku do masy ciała). Spadek stężenia tego cukru powoduje zwiększenie pobudliwości pewnych komórek mózgu, mogące objawiać się skurczami, drgawkami, utratą świadomości a nawet śmiercią. Z kolei w pewnych zaburzeniach przemiany cukrowej w organizmie, nazywanych cukrzycą, glukoza we krwi utrzymuje się na podwyższonym poziomie. Stałe stężenie glukozy we krwi jest zachowane dzięki wielce skomplikowanemu mechanizmowi biochemicznemu. Glukoza i jej estry z kwasem fosforowym pełnią podstawowe funkcje w przemianach biochemicznych w organizmach żywych (m.in. cykl Krebsa). Glukoza zaliczana jest do cukrów redukujących. Na skalę przemysłową otrzymuje się ją ze skrobi ziemniaczanej w reakcji hydrolizy. Znalazła zastosowanie w przemyśle fermentacyjnym, farmaceutycznym, spożywczym oraz w garbarstwie.

Fruktoza, zwana także cukrem owocowym, to inny bardzo rozpowszechniony cukier prosty. Fruktoza jest ketozą. Ma taki sam wzór sumaryczny jak glukoza, ale inne wzajemne ułożenie atomów w cząsteczce. W stanie czystym fruktoza jest substancją stałą, krystaliczną w kształcie igieł, która dobrze rozpuszcza się w wodzie. Zaliczana jest do najbardziej słodkich cukrów. jej wodny roztwór, podobnie jak w przypadku glukozy, wykazuje czynność optyczną (skręca płaszczyznę światła spolaryzowanego w lewo, stąd inna, dawniej stosowana nazwa fruktozy - lewuloza). Fruktoza jest to cukier redukujący. Cukier ten jest bardzo rozpowszechniony w świecie roślinnym. W stanie wolnym spotykana jest w nasionach, nektarze kwiatów, owocach. Reszty fruktozy stanowią składnik strukturalny wielu oligosacharydów (są to związki organiczne, które są utworzone z 2 do 10 monomerów, którymi są cukry proste, najprostszymi oligosacharydami są dwucukry), na przykład sacharozy i polisacharydów, na przykład inuliny (inulina jest to cukier wchodzący w skład podziemnych części roślin z rodziny złożonych, czyli takich jak karczoch, cykoria i mniszek).

Fruktoza jest o wiele gorzej przyswajalna przez organizm człowieka niż na przykład glukoza i sacharoza. Jej duże ilości mogą powodować biegunkę i bóle żołądka. Cukier ten przyczynia się również do podniesienia poziomu cholesterolu we krwi. Fruktoza jest stosowana jako środek słodzący w odżywianiu cukrzyków.

Dwucukrem o największym zastosowaniu praktycznym jest sacharoza, czyli znany z życia codziennego cukier. Ponieważ sacharoza jest dwucukrem, łatwo się domyślić, że jej cząsteczka składa się z dwóch cząsteczek cukrów prostych: cząsteczki glukozy i cząsteczki fruktozy. Ma ona wzór sumaryczny C12H22O11. Sacharoza jest bezbarwną, krystaliczną, dobrze rozpuszczalną w wodzie substancją. Posiada ona bardzo słodki smak. Należy do cukrów nieredukujących. Skręca płaszczyznę światła spolaryzowanego w prawo. Sacharoza łatwo ulega hydrolizie i fermentacji. Cząsteczka sacharozy w obecności kwasu lub enzymu inwertazy hydrolizuje, w wyniku czego powstają równe ilości glukozy i fruktozy. Jest proces, który zachodzi w żołądku w czasie trawienia. Pod wpływem wysokiej temperatury sacharoza ulega stopieniu z częściowym rozkładem, wydziela się charakterystyczny zapach. Topiona sacharoza nosi nazwę karmelu. Brązowa barwa karmelu jest spowodowana obecnością mikroskopijnych cząstek węgla oraz produktów dehydratacji.

Sacharoza jest bardzo rozpowszechniona w przyrodzie, a najbogatszym źródłem tego cukru są buraki cukrowe i łodygi trzciny cukrowej, z których otrzymuje się ten związek organiczny na skalę przemysłową. Sacharoza stanowi pospolity środek słodzący jednak spożywanie tej substancji w nadmiernych ilościach może być szkodliwe.

Celuloza to roślinny polisacharyd, który jest zbudowany z kilku tysięcy cząsteczek glukozy połączonych ze sobą w nierozgałęziony łańcuch. Polisacharyd ten stanowi substancję szkieletową w świecie roślinnym. Żaden z ssaków nie wytwarza enzymu celulazy, która jest niezbędna do trawienia celulozy. Zatem w przewodzie pokarmowym człowieka i zwierząt mięsożernych celuloza nie ulega degradacji. Celuloza ma strukturę włóknista. Niektóre włókna roślinne zawierają ponad 90% czystej celulozy. Drewno zawiera około 50% tej substancji i stanowi ono źródło przemysłowego pozyskiwania tego związku. W reakcji z mocnymi zasadami celuloza tworzy sole. Celuloza jest bardzo reaktywna wskutek obecności w każdej reszcie glukozy trzech grup hydroksylowych, które ulegają eteryfikacji i estryfikacji, przy czym powstają etery i estry celulozy. Chemiczne pochodne celulozy wykorzystywane są jako włókna (sztuczny jedwab), folie (celuloid - uplastyczniony azotan lub octan celulozy), materiałów miotających i innych. Największą ilość celulozy zużywa przemysł papierniczy.

Skrobia to inny, rozpowszechniony w przyrodzie wielocukier. Skrobia podobnie do celulozy jest złożona wyłącznie z cząsteczek glukozy, jednak łączą się one w inny sposób. Poza tym skrobia stanowi mieszaninę dwóch polisacharydów: nierozgałęzionej amylozy i rozgałęzionej amylopektyny. Obydwa polisacharydy, jako produkty fotosyntezy, są gromadzone w korzeniach, bulwach, kłączach i nasionach roślin, stanowiąc materiał zapasowy. Amyloza jest lepiej rozpuszczalna w wodzie niż amylopektyna, natomiast jod zabarwia ja na niebiesko. Natomiast amylopektyna w obecności jodu przyjmuje zabarwienie fioletowe. Skrobia ulega reakcji hydrolizy, rozpadając się kolejno na dekstryny, dwucukier maltozę i ostatecznie na D-glukozę. Hydroliza zachodzi na skutek działania kwasów lub enzymów (diastazy i amylazy). Skrobia występuje w postaci ziaren o charakterystycznym wyglądzie, różnym dla poszczególnych gatunków roślin. Jest białą substancją stałą, pozbawioną smaku i zapachu. Skrobia to substancja nierozpuszczalna w zimnej wodzie, natomiast w gorącej wodzie tworzy roztwór koloidalny zwany kleikiem skrobiowym, który po ochłodzeniu ulega zgęstnieniu (co jest wykorzystywane w przygotowywaniu budyniów i kisieli). Skrobia stanowi bardzo ważny składnik odżywczy, zarówno w stanie naturalnym jak i przetworzonym. Wykorzystywana jest do produkcji spożywczych syropów, dekstryn i glukozy. Znalazł zastosowanie w otrzymywaniu alkoholu etylowego i używana jest także jako krochmal i klej.

Kolejnym bardzo ważnym polisacharydem jest glikogen. Glikogen jest to biały proszek, tworzący koloid w wodzie, nierozpuszczalny w alkoholu. Cukier ten z jodem daje charakterystyczne fioletowe zabarwienie. Glikogen tworzy się z cukrów prostych na skutek glikogenezy lub glukoneogenezy, które są procesami enzymatycznymi. Glikogen w organizmach zwierzęcych występuje przede wszystkim w mięśniach i wątrobie. Jest on także spotykany w drożdżach, grzybach, bakteriach i niektórych roślinach, na przykład w kukurydzy. Glikogen, który znajduje się w wątrobie umożliwia utrzymanie stałego poziomu glukozy we krwi, a zawarty w mięśniach odgrywa istotną rolę w ich pracy. Ten polisacharyd można otrzymać z mięśni lub wątroby, na przykład po destrukcji tkanek roztworem wodorotlenkiem sodu i wytrąceniu etanolem.