A．核糖（C5H10O5）和脱氧核糖（C5H10O4）：分子组成只差一个氧原子，不满足同系物的概念，二者不互为同系物，故A错误；
B．分子式为C4H6和C5H8的烃，两分子都符合通式CnH2n-2，但结构不一定相似，所以二者不一定互为同系物，故B错误；
C．葡萄糖为单糖，蔗糖为二糖，二者结构不相似，一定不属于同系物，故C错误；
D．C4H10和C20H42的烃都符合CnH2n+2，一定为链状烷烃，碳原子数不同，一定互为同系物，故D正确；
故选D．
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