Istnieją cztery główne typy lub klasy związków organicznych występujących we wszystkich żywych istotach: węglowodany, lipidy, białka, i kwasy nukleinowe. Ponadto istnieją inne związki organiczne, które mogą występować w niektórych organizmach lub je wytwarzać. Wszystkie związki organiczne zawierają węgiel, zwykle związany z wodorem (mogą być również obecne inne pierwiastki). Przyjrzyjmy się bliżej kluczowym rodzajom związków organicznych i zobaczmy przykłady tych ważnych cząsteczek.
Węglowodany to związki organiczne wykonane z pierwiastków węgla, wodoru i tlenu. Stosunek atomów wodoru do atomów tlenu w cząsteczkach węglowodanów wynosi 2: 1. Organizmy wykorzystują węglowodany jako źródła energii, jednostki strukturalne i do innych celów. Węglowodany to największa klasa związków organicznych występujących w organizmach.
Węglowodany są klasyfikowane według liczby podjednostek, które zawierają. Proste węglowodany nazywane są cukrami. Cukier wytworzony z jednej jednostki to monosacharyd. Po połączeniu ze sobą dwóch jednostek powstaje disacharyd. Bardziej złożone struktury powstają, gdy te mniejsze jednostki łączą się ze sobą, tworząc polimery. Przykłady tych większych związków węglowodanowych obejmują skrobię i chitynę.
Lipidy są zbudowane z atomów węgla, wodoru i tlenu. Lipidy mają wyższy stosunek wodoru do tlenu niż w węglowodanach. Trzy główne grupy lipidów to trójglicerydy (tłuszcze, oleje, woski), steroidy i fosfolipidy. Trójglicerydy składają się z trzech kwasów tłuszczowych połączonych z cząsteczką glicerolu. Każdy ze sterydów ma szkielet czterech pierścieni węglowych połączonych ze sobą. Fosfolipidy przypominają trójglicerydy, z tym wyjątkiem, że zamiast jednego z łańcuchów kwasów tłuszczowych występuje grupa fosforanowa.
Lipidy są wykorzystywane do magazynowania energii, budowy struktur i jako cząsteczki sygnałowe, które pomagają komórkom komunikować się ze sobą.
Białka składają się z łańcuchów aminokwasów zwanych peptydami. Białko może być wykonane z jednego łańcucha polipeptydowego lub może mieć bardziej złożoną strukturę, w której podjednostki polipeptydowe pakują się razem, tworząc jednostkę. Białka składają się z atomów wodoru, tlenu, węgla i azotu. Niektóre białka zawierają inne atomy, takie jak siarka, fosfor, żelazo, miedź lub magnez.
Białka pełnią wiele funkcji w komórkach. Służą do budowania struktury, katalizowania reakcji biochemicznych, odpowiedzi immunologicznej, pakowania i transportu materiałów oraz do replikacji materiału genetycznego.
Kwas nukleinowy jest rodzajem polimeru biologicznego zbudowanego z łańcuchów monomerów nukleotydowych. Nukleotydy, z kolei składają się z zasady azotowej, cząsteczki cukru i grupy fosforanowej. Komórki wykorzystują kwasy nukleinowe do kodowania informacji genetycznej organizmu.
Oprócz czterech głównych rodzajów molekuł organicznych występujących w organizmach istnieje wiele innych związki organiczne. Należą do nich rozpuszczalniki, leki, witaminy, barwniki, sztuczne smaki, toksyny i cząsteczki stosowane jako prekursory związków biochemicznych. Oto kilka przykładów: