在自然界中，我们所熟知的天然高分子化合物你知道有哪些吗？它们就在我们每天接触的米饭、馒头、蔬菜、肉类、蛋类等食品中广泛的存在。我们已经知道的淀粉，纤维素等天然高分子化合物就是我们与我们每日不可分离的物质。
我们知道，淀粉大多存在于植物的种子中，如大米含80％、玉米含60％、小麦含70％，在薯类的块茎及干果中也大量存在，还有许多野生植物的种子或组织中也大量存在着。纤维素是植物纤维的主要成分，它和半纤维素、木质素等一起，构成了植物的骨架。棉花中90％以上是纤维素，其他如树木、麻、野生植物及各种作物的杆茎中也有大量的纤维素存在。
但是，无论是淀粉，还是纤维素，它们都是生命有机现象中特有的天然高分子化合物。它们不像有机化合物中低分子类，如烃类、烯类只有碳、氢两种元素组成，而是由碳、氢、氧三种元素组成，并且它们这三种元素都符合Cx（H2O）y的通式，所以人们又把它称之为碳水化合物，以表示其组成相当于碳的水合物。
例如淀粉的分子组成为（C6H10O5）n＝\[C6（H2O）5\]n，意思是在淀粉的分子中，氢、氧之比为2：1，整个淀粉分子是由n个小单位C6H10O5连接而成；同样，纤维素分字组成为（C6H10O5）m=\[C6（H2O）5\]m，也由m个小单位C6H10O5连接起来；当然，这里的m和n并不是相等的。纤维素的m在1000以上，而直链淀粉的n约在200～300之间。碳水化合物除了淀粉和纤维素之外，还有葡萄糖（C6H12O6）=C6（H2O）6和蔗糖C12H22O11＝C12（H2O）11。由于在人体中，绝大部分能量来源及脂肪都是源于葡萄糖，因此，有时人也被戏称为碳水化合物。
一般，我们为了区别这些天然高分子的碳水化合物，将类似葡萄糖这样的分子叫单糖，类似蔗糖这样的分子称为双糖，而淀粉、纤维素就叫做多糖，所有这些糖又都统称为酯。
前面，我们知道了淀粉可被应用于调制工业用的淀粉（糊淀粉分为直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉易溶于水，如豆类、灿米中直链淀粉较多，而支链淀粉则难溶于水，如糯米、面粉等遇水往往形成胶状而有黏性的糊状物），如在纺织工业中用它来做浆料，用以防止织布或织纱时发生中断。
人们还利用淀粉可和葡萄糖转换的特性，用酶水解的方法在工业上制取葡萄糖。
对于纤维素的利用，往往是和半纤维素或木质素联系在一起利用的。人们可用半纤维素经过水解、发酵制取酒精；人们还可以把木质素用无机酸分解，最后可以制造成肥料——氨化木素。这是一种很好的肥料，它对多种作物有增产效果，不仅提供作物生长所需要的氮素，而且施入土壤中后，经微生物作用，就被转化为胡敏酸（胡敏酸肥料是当前使用很广泛的一种新型有机肥料，是土壤腐殖质的成分之一，能直接参加作物体内的新陈代谢，调节其氧化还原作用，提高作物根系的呼吸强度，从而促进作物的生长发育；此外，还能改变土壤的结构和改良土壤的理化性状）。
而对于纤维素来说，其用途更为广泛。
纤维素是白色物质，在植物体中呈丝状，这种丝状物质是由许多胶束组成，每一胶束又包含约60个纤维素大分子。纤维素在浓酶或生物酸的催化作用下，会发生水解反应，最后得到葡萄糖。这里酸或酶的作用不仅浸透到纤维素分子束间的孔隙中，引起膨胀，同时会使分子链上各个小单位C6H10O5间的结合力削弱，以致使纤维素分子断裂：（C6H10O5）m＋mH2O酸或酶mC6H12O3
纤维素葡萄糖
用纤维素生产的葡萄糖我们还可以进一步发酵来制取酒精！这样就可以节约大量淀粉原料。
纤维素遇碱，只引起纤维素的膨胀，形成碱化纤维素，却仍然保持着原来的骨架。在生产上，人们利用这一化学原理将含纤维素原料和碱液一起蒸煮（所用碱液为NaOH和Na2CO3的混合液。加入Na2SO3是起缓和作用，防止纤维素破坏，并增加浆液的白度，特别对于木浆，更可有效地除去其中木质素）。这时木质素和半纤维素就溶解于碱液中，而与纤维素分离。得到的纤维素浆液，纯度较高，可用来造纸和制造人造纤维。分离后的废液，还可利用来再利用制造酒精、食用酵母、饲料酵母及生产长效肥料。
看来，这些不怎么起眼的植物，如稻草、麦秆、竹子、树木中还藏着这么多的“秘密能量”！从上面我们介绍淀粉、纤维素的利用中，你发现了它们之间有个有趣的秘密了吗？如果你细心一点的话，你就会发现在淀粉、纤维素和葡萄糖这三种碳水化合物之间还会发生相互转化！这种利用化学合成的转化，实际上远远赶不上生命本身对于它们的转化，不信我们来看看自然界的生命体是如何“互通有无”的。
前面，我们已经讲过了植物的光合作用。在这里我们着重分析它们之间的转化。这种转化首先是植物吸收了太阳光后，经过光合作用，发生了能量的交换，把光能转化成了化学能，而这些化学能以糖、淀粉的形式储藏起来。例如，当植物的绿叶吸取空气的CO2后，在光合作用，和由植物根部吸入的水分发生反应，形成葡萄糖同时放出氧气：6CO2＋6H2O日光C2H12O6＋6O2↑生成的葡萄糖一部分储藏起来，另一部分则运输到其他部位，或再转化为淀粉或纤维素：n（C6H12O6）（C6H10O5）n＋nH2O另一方面，淀粉在种子或叶子中受着酶的作用，也能分解为葡萄糖：（C6H10O5）n酶nC6H12O6
在植物体的各个不同的发育期中，碳水化合物的生成和蓄积的动态是不同的。例如，在稻谷发芽时，种子中的淀粉迅速分解，因此糖分就迅速增加，通过糖分的生物氧化作用，供给幼苗初期生长所需能量。到了成熟期，水稻体其他各部分的淀粉含量不断减少，以可溶性糖的形态向穗部输送，稻穗中的淀粉则迅速蓄积。
可见，三者之间的转化只是遵循一条原则，那就是“生命生长需要”这条最高的原则。人体中的这种转化也正是遵循这一原则。
例如，我们吃在嘴里的一口饭，越嚼会越甜，这就是有一小部分米饭中的淀粉被唾液中的酶分解成麦芽糖的缘故。食物进入胃肠后，又受到胰脏分泌出来的比唾液淀粉酶效力更强的胰液淀粉酶作用，继续水解形成葡萄糖，再通过小肠壁，被吸入血液中，当人体肌肉活动或者工作需要能量时，潜藏着化学能的葡萄糖又被氧化，放出热量：C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O＋热多余的葡萄糖在肝脏中组合成动物性淀粉－肝糖而储存起来。肝糖是动物体内的储备糖，就像淀粉是植物的储备糖一样，也能被分解成糊精、麦芽糖、葡萄糖等，所以当人体需要营养时，肝糖就又再转化为葡萄糖。当然，在肝脏内肝糖的储量是有一定限度的，多余的葡萄糖还可以在细胞内转化为脂肪。人体中葡萄糖可以由一些蔬菜中的纤维素转化而来。当人体患糖尿疾病的时候，这时人体中胰脏分泌胰液的能力下降，因此病人常需要注射胰岛素（即胰液淀粉酶）来增加体内糖分的转化，从而维持身体的糖分平衡。
可见，碳水化合物之间的相互转换是从一个最高的“生命需要”原则出发的，人们正是研究了这个原理，才对淀粉等天然离分子化合物积极利用的。
