Makromolekulid eksisteerivad kõigis elusrakkudes ja neil on oluline roll, mille määrab nende struktuur. Makromolekulid või polümeerid moodustuvad väiksemate molekulide või monomeeride kombineerimisel kindlas järjestuses. See on energiat nõudev protsess, mida nimetatakse polümerisatsiooniks ja mille kõrvalproduktiks on vesi. Iga protsess erineb moodustatava makromolekuli tüübi järgi. Makromolekulide näited hõlmavad nukleiinhappeid, lipiide, valke ja süsivesikuid.
Valgud
Valgud tekivad aminohapeteks nimetatud monomeeride liitumisel. Aminohapped sisaldavad molekuli mõlemas otsas karboksüül- ja aminorühma. Ühe aminohappe karboksüülrühm ühendub teise aminorühmaga, moodustades peptiidsideme. Mitmed aminohapped ühinevad, moodustades polüpeptiidahelad, mis seejärel valgu lõpliku makromolekuli jaoks kokku volditakse. Valgudel on sõltuvalt nende kujust lugematu arv rakulisi funktsioone.
Nukleiinhapped
Kahte tüüpi nukleiinhapped, DNA ja RNA, moodustavad raku geneetilise materjali. Nukleiinhappe monomeeri nimetatakse nukleotiidiks ja see sisaldab pentoosisuhkrut, lämmastikalust ja fosfaatrühma. Nukleotiidid seonduvad kovalentsete sidemete kaudu, kui ühe fosfaatrühm ühineb teise hüdroksüülrühmaga, moodustades polünukleotiidid. DNA-s ühenduvad kaks polünukleotiidi vesiniksidemete kaudu lämmastikalustel, moodustades DNA topeltheeliksi.
Süsivesikud
Sõltuvalt polümeeri pikkusest klassifitseeritakse süsivesikud monosahhariidideks, disahhariidideks või polüsahhariidideks. Monosahhariid on üks monomeer ja sisaldab lihtsuhkruid nagu glükoos. Monosahhariidid on ühendatud kovalentse sideme kaudu, mida nimetatakse glükosiidsidemeks. Disahhariidid nagu sahharoos on lihtsalt kaks monosahhariidi. Süsivesikud toimivad vastavalt nende sisalduvate suhkrute tüübile ja glükosiidsideme asendile.
Lipiidid
Lipiidid on ainus makromolekul, mis ei läbi polümerisatsiooni. Kõigi lipiidide alusühendiks on kolmesüsinikuline alkoholglütserool. Lipiidid on liigitatud rasvadeks, steroidideks ja fosfolipiidideks. Rasvad moodustuvad kolme rasvhappe lisamisel glütseroolile estersideme kaudu, mis tekib hüdroksüülrühma ühendamisest karboksüülrühmaga. Fosfolipiidides asendatakse rasvhape fosfaatrühmaga. Steroidid, näiteks kolesterool, sisaldavad nelja süsinikuga rõngaskeleti.