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。
（1）对心脏的作用
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。
（2）对运动能力的影响
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。
（3）对血糖的作用
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。
（4）美容护肤的作用
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。
