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核糖具有手性碳原子特性，有L型和D型2中构型。自然界中L型核糖极不稳定，核糖主要以D型形态存在，即D-核糖。D-核糖是一种具有极强水溶性、有甜味的五碳糖，又名D-呋喃核糖，是存在于所有活细胞中的天然戊醛糖，以呋喃型广泛存在。
D-核糖广泛应用于普通食品、保健食品、临床营养食品、特殊功能食品、药品等诸多方面。尤其在医药行业，核糖不仅是多种药物的中间体，其本身也具有医疗作用。近几年，随着发酵法生产D-核糖的工艺逐渐成熟、生产成本降低及新工艺的改进，其应用范围又有了进一步扩展。
ATP是细胞的“能量货币”。在高强度运动或疾病状态下，ATP的分解速度会大于合成速度，ATP浓度随之下降。大部分ATP的降解产物IMP可以通过补救途径重新合成ATP，小部分IMP会进一步降解，以嘌呤形式流失，进而导致核苷酸池不断下降。细胞可通过重新和补救合成途径弥补流失的ATP，D-核糖的含量是其恢复速度的限制因素。
衰竭心脏内的ATP及核苷酸池含量会慢慢减少，它们的含量与衰竭的程度存在紧密的相关性，能量供应不足被认为是引起心力衰竭的重要原因。核糖可以通过加速ATP的重头和补救合成途径；来补充ATP，大量临床实验表明核糖可以改善缺血性衰竭患者的心脏功能。然而，Kiterie等在动物实验中未发现核糖对非缺血性慢性心衰小鼠有改善作用，原因未知。
王亚坤等以负重游泳大鼠为实验对象研究D-核糖对大鼠运动过程中及恢复期心脏和骨骼肌功能的回复作用，发现D-核糖显著提高了腓肠肌内ATP的合成速率，使机体在72h内完全恢复了运动过程中消耗的ATP。另有研究发现，在间歇性高强度运动中，核糖并未显示出回复ATP的作用。
D-核糖是一种单糖，所有的单糖均具有增加胰岛素分泌的作用，所以核糖的摄入会引起血糖的短暂降低，一般是推荐核糖做伴餐食用，但不能忽略其短暂的降血糖作用，因此低血糖人群服用时应遵从医师的建议。
随着年龄的增长，人们皮肤里的胶原和弹性纤维减少，临床上表现为皮肤缺少弹性，皱纹增多。伴随着衰老、真皮细胞里面的ATP逐渐减少，致使能量供应不足，从而会改变细胞的功能。有试验选择了20名肤色暗淡、皱纹较多的女性，给予0.5%含量的核糖面部乳液，一个月后皱纹明显减少，证明核糖具有延缓皮肤衰老的功效。
此外，有报道显示D-核糖还能显著提高患有纤维疼痛和慢性疲劳综合症患者的能量水平和睡眠质量，使头脑更加清醒，减轻患者疼痛感和临床症状。核糖还具有减弱疲劳过度后小鼠睾丸氧化损伤的功效，具有一定的抗氧化功效，核糖其他相关的生理功能还有待进一步探究。
D-核糖可以作为调味品以及调味香精等风味物质的合成原料。利用D-核糖的甜味及能量补充作用，已经广泛应用到饮料、能量棒等多种食品中，尤其以美国最为突出。
在医药工业中，D-核糖可作为多种药物的合成原料。D-核糖可以通过共价键连接抗肿瘤药物，制备成糖结合肿瘤靶向药物，使得药物具有靶向肿瘤部位的作用。D-核糖早期还作为心脏影像检查的增效剂，检测心血管系统中可逆铊缺陷区。目前也有正在进行的关于D-核糖对肌纤维疼痛综合症的临床试验等。但是，目前已D-核糖为原料的药物还没有得到任何国家相关权威机构的获批。
D-核糖已广泛应用于临床营养（心脏病患者辅助治疗、肌纤维疼痛综合症）、抗高原缺氧等产品上。
D-核糖具有抗疲劳、耐缺氧的作用。美国Bioenergy公司申请的数篇专利开启了D-核糖在体育运动营养方面的应用，多个国外公司十几种液体和固体运动饮料，均采用添加D-核糖作为新型能量因子。国内也有使用D-核糖添加剂生产的一系列产品。
D-核糖在美国市场上是一种膳食补充剂，经美国FDA认定是作为一种新食品原料。当摄入核糖超过200mg/（kg·h）可能会引起腹泻，D-核糖属于五碳糖，五碳糖均具有极强的吸水性，摄入过多会引起肠道脱水。
服用核糖也可能会引起极少数人产生恶心，头晕等轻微症状，当核糖的服用量低于15g/d时，对大部分人是没有副作用的。
此外，核糖的半衰期比较短，在服用30分钟左右达到最高值120min左右基本全被吸收，尽管核糖可以有效补充肌肉里面的ATP，但是运动专家不推荐健康的年轻人以核糖作为机能增进剂来补充能量。