Οι επιστήμονες αναφέρονται συνήθως σε ενώσεις που περιέχουν το στοιχείο άνθρακας ως οργανικές, αν και ορισμένες ενώσεις που περιέχουν άνθρακα δεν είναι οργανικές. Ο άνθρακας είναι μοναδικός μεταξύ άλλων στοιχείων επειδή μπορεί να συνδεθεί με σχεδόν απεριόριστους τρόπους με στοιχεία όπως υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο, θείο και άλλα άτομα άνθρακα. Κάθε ζωντανό πράγμα χρειάζεται τέσσερις τύπους οργανικών ενώσεων για να επιβιώσει - υδατάνθρακες, λιπίδια, νουκλεϊκά οξέα και πρωτεΐνες. Οι οργανισμοί συναντούν αυτές τις θεμελιώδεις ενώσεις μέσα στη διατροφή τους ή μπορεί να τις κάνουν μέσα στο σώμα τους.
Υδατάνθρακες
Οι υδατάνθρακες είναι οργανικές ενώσεις που περιέχουν άτομα άνθρακα, υδρογόνου και οξυγόνου σε αναλογία 1-2-1. Οι επιστήμονες αναγνωρίζουν τρεις διαφορετικούς τύπους υδατανθράκων που ποικίλλουν στον αριθμό των μορίων σακχάρου Περιέχουν, σύμφωνα με τη Δρ Mary Jean Holland του Τμήματος Φυσικών Επιστημών του Baruch College. Οι μονοσακχαρίτες, όπως η γλυκόζη, περιέχουν ένα μόριο σακχάρου. Οι δισακχαρίτες όπως η σακχαρόζη και η λακτόζη έχουν δύο μόρια σακχάρου. Οι πολυσακχαρίτες όπως το άμυλο και η κυτταρίνη είναι σύνδεσμοι πολλών μορίων σακχάρου. Οι οργανισμοί χρησιμοποιούν υδατάνθρακες ως ενέργεια, σε ορισμένες κυτταρικές δομές και ως τρόπο αποθήκευσης ενέργειας για μελλοντική χρήση. Ο καθηγητής William Reusch, στο Εικονικό Βιβλίο του Οργανικής Χημείας, δείχνει ότι οι υδατάνθρακες είναι τις πιο άφθονες οργανικές ενώσεις στους οργανισμούς, με τη γλυκόζη να είναι ο πιο γνωστός υδατάνθρακας μορφή.
Λιπίδια
Τα λιπίδια αποτελούνται από ενώσεις όπως λίπη, έλαια και κεριά. Αυτές οι οργανικές ενώσεις αποθηκεύουν ενέργεια, σχηματίζουν δομικά συστατικά μέσα στα κύτταρα και χρησιμεύουν ως μόνωση σε οργανισμούς. Ο Δρ. Alfred Merrill και η Dr. Rachel Shireman, γράφοντας στο περιοδικό Journal of Nutrition, δηλώνουν ότι η ανθρώπινη διατροφή θα πρέπει να περιλαμβάνει μόνο λίγους βασικούς τύπους λιπιδίων: λινελαϊκό οξύ και τις βιταμίνες A, D, E και K. Οι Διατροφικές Οδηγίες του Υπουργείου Γεωργίας των ΗΠΑ για το 2005 για τους Αμερικανούς συνιστούν στους ενήλικες να περιορίζουν το λίπος στη διατροφή τους στο 20 έως 35 τοις εκατό των ημερήσιων θερμίδων.
Νουκλεϊκά οξέα
Υπάρχουν δύο τύποι νουκλεϊκών οξέων στα έμβια όντα: το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) και το ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA). Συχνά περιγράφεται ως «σχεδιάγραμμα» της ζωής, το DNA υπαγορεύει τους γενετικούς κώδικες των οργανισμών, οι οποίοι, με τη σειρά τους, καθορίζουν τα χαρακτηριστικά τους. Το DNA αποθηκεύει τις πληροφορίες για να δημιουργήσει έναν ειδικό τύπο RNA που ονομάζεται messenger RNA ή mRNA. Το RNA είναι άμεσα υπεύθυνο για την παραγωγή πρωτεϊνών. Το DNA αποτελείται από μεμονωμένες μονάδες που ονομάζονται νουκλεοτίδια, με τη μορφή δύο ξεχωριστών κλώνων που τυλίγονται μεταξύ τους σε σχήμα στριμμένης σκάλας που ονομάζεται διπλή έλικα. Το RNA, που επίσης αποτελείται από νουκλεοτίδια, σχηματίζει έναν μονό κλώνο που σχετίζεται στενά με το DNA. Η μεταβλητότητα στις αλληλουχίες των νουκλεοτιδίων στο DNA και το RNA μας καθιστά άτομα καθορίζοντας τις διάφορες πρωτεΐνες που δημιουργούν το σώμα μας και, τελικά, τα χαρακτηριστικά που έχουμε.
Πρωτεΐνες
Οι πρωτεΐνες είναι πιθανώς οι πιο ευέλικτες από όλους τους τύπους οργανικών ενώσεων που βρίσκονται στα έμβια όντα. Κάνουν ορισμένες αντιδράσεις δυνατές στους οργανισμούς, μεταφέρουν άλλες ενώσεις γύρω από το σώμα, βοηθούν τα μέρη του σώματος να κινούνται, παρέχουν δομή και βασικά συμβάλλουν σε όλες τις λειτουργίες μέσα στο σώμα. Όπως και άλλες οργανικές ενώσεις, οι πρωτεΐνες αποτελούνται από μικρότερα δομικά στοιχεία που ονομάζονται αμινοξέα. Οι περισσότερες πρωτεΐνες στη γη περιέχουν συνδυασμούς μόλις 20 αμινοξέων, σύμφωνα με το βιβλίο βιοτεχνολογίας του Πανεπιστημίου του Κολοράντο.