碳水化合物，也稱為糖類化合物，是一類由碳、氫和氧三種元素組成的有機化合物。它們在自然界中廣泛存在，具有多樣的化學結構和生物功能。碳水化合物的化學結構可以用通式Cx(H2O)y來表示，其中x和y代表碳和氫原子的數量。由於碳水化合物中的氫和氧的比例與水相同，即二比一，因此得名。
碳水化合物在人體內主要提供熱能，是神經系統活動所需能量的唯一來源。它們不僅作為營養物質，還具有特殊的生理活性。根據能否被人體消化吸收，碳水化合物可以分為可消化吸收和不可消化吸收兩類。可消化吸收的碳水化合物包括單糖（如葡萄糖）、雙糖（如蔗糖、麥芽糖）和多糖（如澱粉、糖原），而不可消化吸收的碳水化合物包括纖維素和果膠等。
碳水化合物的生理功能包括：
構成機體重要物質：參與組成糖蛋白、核糖、脂肪等重要物質。
提供熱能：每克碳水化合物可提供約16.7千焦的能量。
解毒作用：肝臟內的糖原水平對抵抗毒物和解毒有重要意義。
節約蛋白質：通過提供能量，減少脂肪和蛋白質的分解，維持體內氮平衡。
碳水化合物的主要食物來源包括穀物、薯類、水果和牛奶等。它們在人體內的代謝過程中被消化成單糖，然後被吸收進入血液，最終為細胞提供能量。碳水化合物的攝入量應與脂肪和蛋白質的攝入量相平衡，以滿足人體的能量需求並維持健康的生理狀態。