Do wielofunkcyjnych pochodnych węglowodorów zaliczamy związki, które posiadają co najmniej dwa rodzaje grup funkcyjnych. Do związków takich należą:

Cukry są to wielowodorotlenowe ketony (ketozy) lub aldehydy (aldozy) oraz ich pochodne. Węglowodany możemy podzielić na: proste (inaczej monosacharydy), które nie ulegają hydrolizie do związków prostszych, dwucukry (disacharydy), hydrolizujące z utworzeniem dwóch cząsteczek monosacharydów, oraz wielocukry (polisacharydy), w wyniku ich hydrolizy otrzymujemy wiele cząsteczek monosacharydów.

Jednym z cukrów prostych, który występuje we wszystkich żywych organizmach, jest glukoza. Jest to aldoheksoza, której wzór sumaryczny ma postać C6H12O6. Glukoza to bezbarwna, słodka substancja krystaliczna, rozpuszczalna w wodzie. W środowisku zasadowym glukoza reaguje z wodorotlenkiem miedzi, Cu(OH)2, tworząc związek kompleksowy, o barwie szafirowej. Jest to reakcja świadcząca o obecności grup -OH. W reakcji glukozy z wodorotlenkiem miedzi w podwyższonej temperaturze, powstaje ceglasty tlenek miedzi(I), Cu2O.

Fruktoza ma taki sam wzór sumaryczny jak glukoza. Fruktoza jest ketoheksozą występującą w miodzie, nasionach i owocach. Ma zbliżone właściwości do glukozy, ale jest od niej o wiele słodsza. Stosuje się ją jako środek słodzący u ludzi chorych na cukrzycę.

Do disacharydów (dwucukrów) należy między innymi sacharoza. Otrzymywana jest na skalę przemysłową z trzciny cukrowej i buraków cukrowych, stąd jego inne nazwy (cukier trzcinowy, buraczany). W skład sacharozy wchodzi fruktoza i glukoza, a jej wzór sumaryczny to C12H22O11. Tworzy ona bezbarwne, słodkie, rozpuszczalne w wodzie kryształy. Nie ma właściwości redukujących, a w obecności kwasu ulega hydrolizie.

Skrobia (C6H10O5)n jest wielocukrem, który zawiera wiele reszt glukozy. Nie rozpuszcza się ona w zimnej wodzie. Jest białym, nie posiadającym smaku i zapachu proszkiem. Obecność skrobi można potwierdzić za pomocą płynu Lugola (roztwór jodu w jodku potasu). Cukier ten jest podstawowym składnikiem pożywienia człowieka.

Innym polisacharydem, zbudowanym z około 7000 reszt celobiozy (dwucukier złożony z dwóch reszt glukozy) jest celuloza, (C6H10O5)n. Czysty sacharyd jest białą nierozpuszczalną w wodzie substancją. Celuloza stanowi składnik ścian komórkowych u roślin. Stosowana jest w przemyśle papierniczym, włókienniczym, do produkcji sztucznego jedwabiu i środków wybuchowych.

Wielofunkcyjne pochodne węglowodorów, posiadające w cząsteczce grupę aminową (-NH2) i karboksylową (-COOH), zwane są aminokwasami. Wchodzą one w skład białek oraz peptydów. Są nierozpuszczalne w wodzie i wykazują właściwości amfoteryczne.

W skład białek wchodzi dwadzieścia aminokwasów. Białka są to biopolimery, zbudowane z reszt aminokwasów, połączonych ze sobą wiązaniem peptydowym. Pod wpływem wysokiej temperatury, mocnych zasad i kwasów, napromieniowania, alkoholi niskocząsteczkowych, aldehydów i soli metali ciężkich, białka ulegają nieodwracalnemu procesowi denaturacji - zmiana struktury białka i utrata jego aktywności biologicznej. Na ogół związki te są rozpuszczalne wodzie

Możemy je podzielić na białka: proste i złożone. Do białek prostych (zwanych proteinami i zbudowanych tylko z aminokwasów) zaliczane są: globuliny, albuminy, histony, prolaminy, gluteliny, protaminy, skleroliny, natomiast do złożonych (proteidy, część białkowa połączona jest ze składnikiem prostetycznym) należą: chromoproteidy, fosfoproteidy, nukleoproteidy, lipoproteidy, glikoproteidy, metaloproteidy.

Reakcją charakterystyczną białek jest reakcja ksantoproteinowa, która polega na działaniu na białko kwasem azotowym(V). W wyniku tej reakcji powstają żółte związki. Drugą reakcją charakterystyczną jest reakcja biuretowa, w której, w wyniku działania roztworu CuSO4 w środowisku zasadowym powstaje fioletowy związek kompleksowy.