Les macromolécules existent dans toutes les cellules vivantes et jouent des rôles importants déterminés par leur arrangement structurel. Les macromolécules, ou polymères, sont formées par la combinaison de molécules ou de monomères plus petits dans une séquence spécifique. Il s'agit d'un processus nécessitant de l'énergie appelé polymérisation qui produit de l'eau comme sous-produit. Chaque processus diffère selon le type de macromolécule en cours de formation. Des exemples de macromolécules comprennent des acides nucléiques, des lipides, des protéines et des glucides.
Protéines
Les protéines se forment lorsque des monomères appelés acides aminés se combinent. Les acides aminés contiennent un groupe carboxylique et un groupe amino à chaque extrémité de la molécule. Le groupe carboxylique d'un acide aminé se combine avec le groupe amino d'un autre, formant une liaison peptidique. Plusieurs acides aminés se rejoignent pour former des chaînes polypeptidiques, qui sont ensuite repliées pour former la macromolécule protéique finale. Les protéines ont d'innombrables fonctions cellulaires, selon leur forme.
Acides nucléiques
Les deux types d'acides nucléiques, l'ADN et l'ARN, constituent le matériel génétique d'une cellule. Le monomère d'acide nucléique est appelé nucléotide et contient un sucre pentose, une base azotée et un groupe phosphate. Les nucléotides se lient via des liaisons covalentes lorsque le groupe phosphate de l'un se joint au groupe hydroxyle de l'autre pour former des polynucléotides. Dans l'ADN, deux polynucléotides se combinent via des liaisons hydrogène au niveau des bases azotées pour former une double hélice d'ADN.
Les glucides
Selon la longueur du polymère, les glucides sont classés en monosaccharides, disaccharides ou polysaccharides. Un monosaccharide est un monomère unique et comprend des sucres simples tels que le glucose. Les monosaccharides sont reliés entre eux par une liaison covalente appelée liaison glycosidique. Les disaccharides tels que le saccharose sont simplement deux monosaccharides. Les glucides fonctionnent selon le type de sucres qu'ils contiennent et les positions du lien glycosidique.
Lipides
Les lipides sont la seule macromolécule qui ne subit pas de polymérisation. Le composé de base de tous les lipides est l'alcool à trois carbones glycérol. Les lipides sont classés en graisses, stéroïdes et phospholipides. Les graisses sont formées par l'ajout de trois acides gras au glycérol via une liaison ester, qui se produit en joignant un groupe hydroxyle à un groupe carboxyle. Dans les phospholipides, un acide gras est remplacé par un groupe phosphate. Les stéroïdes tels que le cholestérol contiennent un squelette en anneau à quatre carbones.