Makromolekule postoje u svim živim stanicama i igraju značajne uloge određene njihovim strukturnim rasporedom. Makromolekule ili polimeri nastaju kombinacijom manjih molekula ili monomera u određenom slijedu. Ovo je postupak koji zahtijeva energiju, a zove se polimerizacija koja proizvodi vodu kao nusprodukt. Svaki se postupak razlikuje ovisno o vrsti makromolekule koja nastaje. Primjeri makromolekula uključuju nukleinske kiseline, lipide, proteine i ugljikohidrate.
Bjelančevine
Proteini nastaju kada se kombiniraju monomeri zvani aminokiseline. Aminokiseline sadrže karboksilnu i amino skupinu na oba kraja molekule. Karboksilna skupina jedne aminokiseline kombinira se s amino skupinom druge, tvoreći peptidnu vezu. Nekoliko se aminokiselina udružuje u polipeptidne lance koji se zatim presavijaju za konačnu makromolekulu proteina. Proteini imaju nebrojene stanične funkcije, ovisno o njihovom obliku.
Nukleinske kiseline
Dvije vrste nukleinskih kiselina, DNA i RNA, čine genetski materijal stanice. Monomer nukleinske kiseline naziva se nukleotid i sadrži pentozni šećer, dušičnu bazu i fosfatnu skupinu. Nukleotidi se vežu kovalentnim vezama dok se fosfatna skupina jednog spaja s hidroksilnom skupinom drugog da bi stvorila polinukleotide. U DNA se dva polinukleotida kombiniraju putem vodikovih veza na dušičnim bazama da bi stvorili dvostruku spiralu DNA.
Ugljikohidrati
Ovisno o duljini polimera, ugljikohidrati se klasificiraju kao monosaharidi, disaharidi ili polisaharidi. Monosaharid je jedan monomer i uključuje jednostavne šećere poput glukoze. Monosaharidi su spojeni kovalentnom vezom koja se naziva glikozidna veza. Disaharidi poput saharoze jednostavno su dva monosaharida. Ugljikohidrati funkcioniraju prema vrsti šećera koje sadrže i položaju glikozidne veze.
Lipidi
Lipidi su jedina makromolekula koja ne prolazi polimerizaciju. Osnovni spoj svih lipida je alkoholni glicerol s tri ugljika. Lipidi su kategorizirani kao masti, steroidi i fosfolipidi. Masti nastaju dodavanjem tri masne kiseline glicerolu esterskom vezom koja nastaje spajanjem hidroksilne skupine u karboksilnu skupinu. U fosfolipidima se masna kiselina zamjenjuje fosfatnom skupinom. Steroidi poput kolesterola sadrže kostur prstena s četiri ugljika.