Wissenschaftler bezeichnen Verbindungen, die das Element Kohlenstoff enthalten, normalerweise als organisch, obwohl einige kohlenstoffhaltige Verbindungen nicht organisch sind. Kohlenstoff ist unter anderen Elementen einzigartig, da er sich auf nahezu unbegrenzte Weise mit Elementen wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und anderen Kohlenstoffatomen verbinden kann. Jedes einzelne Lebewesen braucht zum Überleben vier Arten organischer Verbindungen – Kohlenhydrate, Lipide, Nukleinsäuren und Proteine. Organismen begegnen diesen grundlegenden Verbindungen in ihrer Nahrung oder können sie in ihrem Körper herstellen.
Kohlenhydrate
Kohlenhydrate sind organische Verbindungen, die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome im Verhältnis 1-2-1 enthalten. Wissenschaftler erkennen drei verschiedene Arten von Kohlenhydraten an, die sich in der Anzahl der Zuckermoleküle unterscheiden sie enthalten laut Dr. Mary Jean Holland vom Department of Natural Sciences am Baruch College. Monosaccharide wie Glucose enthalten ein Zuckermolekül. Disaccharide wie Saccharose und Lactose haben zwei Zuckermoleküle. Polysaccharide wie Stärke und Cellulose sind Bindeglieder zahlreicher Zuckermoleküle. Organismen verwenden Kohlenhydrate als Energie, in bestimmten Zellstrukturen und als Möglichkeit, Energie für die spätere Verwendung zu speichern. Professor William Reusch weist in seinem virtuellen Lehrbuch der organischen Chemie darauf hin, dass Kohlenhydrate die am häufigsten vorkommenden organischen Verbindungen in Organismen, wobei Glukose das bekannteste Kohlenhydrat ist bilden.
Lipide
Lipide bestehen aus Verbindungen wie Fetten, Ölen und Wachsen. Diese organischen Verbindungen speichern Energie, bilden innerhalb von Zellen Strukturkomponenten und dienen als Isolierung in Organismen. Dr. Alfred Merrill und Dr. Rachel Shireman schreiben im Journal of Nutrition, dass die menschliche Ernährung nur wenige essentielle Lipidtypen enthalten sollte: Linolsäure und die Vitamine A, D, E und K. Die Ernährungsrichtlinien des US-Landwirtschaftsministeriums von 2005 für Amerikaner empfehlen Erwachsenen, Fett in ihrer Ernährung auf 20 bis 35 Prozent der täglichen Kalorien zu begrenzen.
Nukleinsäuren
In Lebewesen gibt es zwei Arten von Nukleinsäuren: Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA). Oft als „Bauplan“ des Lebens bezeichnet, diktiert die DNA die genetischen Codes von Organismen, die wiederum ihre Eigenschaften bestimmen. DNA speichert die Informationen, um eine spezielle Art von RNA namens Messenger-RNA oder mRNA herzustellen. RNA ist direkt für die Produktion von Proteinen verantwortlich. DNA besteht aus einzelnen Einheiten, die Nukleotide genannt werden und die Form von zwei getrennten Strängen annehmen, die zu einer verdrehten, leiterartigen Form, einer Doppelhelix, zusammengewunden sind. RNA, die ebenfalls aus Nukleotiden besteht, bildet einen sehr eng mit der DNA verwandten Einzelstrang. Die Variabilität der Nukleotidsequenzen in unserer DNA und RNA macht uns zu Individuen, indem sie die verschiedenen Proteine, die unser Körper herstellt, und letztendlich die Eigenschaften, die wir besitzen, bestimmt.
Proteine
Proteine sind möglicherweise die vielseitigsten aller Arten organischer Verbindungen, die in Lebewesen vorkommen. Sie ermöglichen bestimmte Reaktionen in Organismen, transportieren andere Verbindungen durch den Körper, helfen Körperteilen sich zu bewegen, geben Struktur und tragen grundsätzlich zu allen Funktionen im Körper bei. Proteine bestehen wie andere organische Verbindungen aus kleineren Bausteinen, den sogenannten Aminosäuren. Laut dem Biotechnology Hypertextbook der Colorado State University enthalten die meisten Proteine auf der Erde Kombinationen von nur 20 Aminosäuren.