De biologische polymeren kunnen tienduizenden tot tientallen miljoenen atomen of meer bevatten. Deze polymeren zijn samengesteld uit vele kleine moleculen, die elk niet meer dan vijftig atomen bevatten. Deze kleine moleculen bestaan bijna uitsluitend uit koolstof, waterstof, zuurstof en stikstof. Ze bevatten ook zwavel, fosfor en enkele andere atomen, die van cruciaal belang zijn voor de biologische werking van deze polymeren.
Er zijn vier soorten macromoleculen.
Nucleïnezuren
Nucleïnezuren zijn lange-keten moleculen die bestaan uit twee soorten: DNA en RNA. Hun bouwstenen worden nucleotiden genoemd.
DNA bevindt zich in elke cel. Het bevat de informatie die nodig is om alle nucleïnezuren en alle eiwitten te maken. Het zit vast in een dubbele helix. Het is de stof van de erfelijkheid, en bevat de informatie waarmee het leven van generatie op generatie wordt doorgegeven.
RNA zorgt ervoor dat de informatie uit het DNA werkt in de lichaamscellen. Om een bepaald eiwit te maken wordt de informatie in het DNA overgebracht naar een RNA-molecuul. Een ander RNA-molecuul gebruikt dit als een reeks instructies om het eiwit te maken. Het RNA dat eiwit maakt, wordt een ribosoom genoemd en werkt als een ribozym, waardoor de snelheid waarmee de afzonderlijke aminozuren zich verbinden tot het eiwit enorm toeneemt.
Eiwitten
Eiwitten zijn polymeren van aminozuren. Er zijn twintig verschillende gangbare soorten aminozuren.
In het algemeen hebben eiwitten twee soorten functies. De eerste is structureel: zij vormen veel van de sleutelstructuren in cellen en weefsels. Spieren, haar en huid zijn allemaal voornamelijk gemaakt van eiwitten. De tweede is functioneel: als enzymen versnellen zij in hoge mate de chemische reacties in een levende cel. Al het cellulaire leven bestaat uit duizend of meer chemische reacties, het zogenaamde metabolisme, waarbij de gegeten moleculen worden omgezet in energie, of in andere moleculen die de cel nodig heeft om te overleven. De functie van eiwitten is deze reacties te versnellen, vaak meer dan een miljoen keer sneller. Bovendien zorgen zij ervoor dat chemische reacties plaatsvinden die zonder de werking van het eiwit niet zouden plaatsvinden.
Koolhydraten
Koolhydraten omvatten suikers en zetmeel.
Suikers zijn de eenvoudigste koolhydraten. De monosacchariden zijn "enkelvoudige suikers", zoals glucose en fructose. De disachariden zijn twee samengevoegde monosachariden. Tafelsuiker (rietsuiker) is een disacharide van glucose en fructose. De polysachariden bestaan uit vele samengevoegde monosachariden. De grote meerderheid van de polysacchariden zijn polymeren van glucose, en bestaan uit twee soorten: zetmeel en cellulose. Zetmeel is het witte spul van graan, aardappelen, appels en brood, en is een gemakkelijk beschikbare energiebron voor het lichaam. Cellulose is het structurele materiaal waaruit alle planten bestaan. Hout bestaat voor de helft uit cellulose.
Koolhydraten hebben een aantal functies in het lichaam, maar de belangrijkste is het fungeren als een kant-en-klare energiebron voor de celstofwisseling. Door de chemische bindingen in koolhydraten te verbreken, komt er energie vrij die door het lichaam kan worden gebruikt.
Lipiden
Lipiden zijn vetten en wassen. Verzadigde lipiden bevatten enkelvoudige bindingen, en komen voor in boter en reuzel. Onverzadigde lipiden hebben één of meer dubbele bindingen, en komen vaak voor in oliën. Het menselijk lichaam slaat lipiden op als energiebron. Wanneer het lichaam een grote hoeveelheid energie nodig heeft, worden lipidemoleculen afgebroken om die energie vrij te maken.
