ארבע קבוצות עיקריות של תרכובות אורגניות המרכיבות אורגניזמים חיים

מדענים בדרך כלל מתייחסים לתרכובות המכילות את היסוד פחמן כאורגניות, אם כי כמה תרכובות המכילות פחמן אינן אורגניות. פחמן הוא ייחודי בין יסודות אחרים משום שהוא יכול להיקשר בדרכים בלתי מוגבלות כמעט עם יסודות כגון מימן, חמצן, חנקן, גופרית ואטומי פחמן אחרים. כל יצור חי זקוק לארבעה סוגים של תרכובות אורגניות כדי לשרוד - פחמימות, שומנים, חומצות גרעין וחלבונים. אורגניזמים נתקלים בתרכובות בסיסיות אלה בתזונה שלהם או עשויים להפוך אותם לגופם.

פחמימות הן תרכובות אורגניות המכילות אטומי פחמן, מימן וחמצן ביחס 1-2-1. מדענים מכירים בשלושה סוגים שונים של פחמימות המשתנים במספר מולקולות הסוכר הם מכילים, לדברי ד"ר מרי ז'אן הולנד מהמחלקה למדעי הטבע במכללת ברוך. חד-סוכרים, כמו גלוקוז, מכילים מולקולת סוכר אחת. לסוכרים כמו סוכרוז ולקטוז יש שתי מולקולות סוכר. פוליסכרידים כגון עמילן ותאית הם חוליות של מולקולות סוכר רבות. אורגניזמים משתמשים בפחמימות כאנרגיה, במבנים תאיים מסוימים וכדרך לאגור אנרגיה לשימוש מאוחר יותר. פרופסור ויליאם רוש, בספר הלימוד הווירטואלי שלו לכימיה אורגנית, מציין כי פחמימות הן התרכובות האורגניות השופעות ביותר באורגניזמים, כאשר הגלוקוז הוא הפחמימה המוכרת ביותר טופס.

ליפידים מורכבים מתרכובות כגון שומנים, שמנים ושעוות. תרכובות אורגניות אלה אוגרות אנרגיה, יוצרות רכיבים מבניים בתוך התאים ומשמשות בידוד באורגניזמים. ד"ר אלפרד מריל וד"ר רחל שירמן, כותבים בכתב העת Journal of Nutrition, קובעים כי התזונה האנושית צריכה לכלול רק כמה סוגי שומנים חיוניים: חומצה לינולאית וויטמינים A, D, E ו- K. הנחיות התזונה לאמריקאים משנת 2005 של משרד החקלאות האמריקני ממליצות למבוגרים להגביל שומן בתזונה שלהם בין 20 ל -35 אחוז מהקלוריות היומיות.

שני סוגים של חומצות גרעין קיימים ביצורים חיים: חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) וחומצה ריבונוקלאית (RNA). מתואר לעיתים קרובות כ"תוכנית החיים ", ה- DNA מכתיב את הקודים הגנטיים של אורגניזמים, אשר, בתורם, קובעים את מאפייניהם. ה- DNA מאחסן את המידע כדי ליצור סוג מיוחד של RNA הנקרא RNA שליח, או mRNA. RNA אחראי ישירות לייצור חלבונים. ה- DNA מורכב מיחידות בודדות הנקראות נוקליאוטידים, ולוקחות צורה של שני גדילים נפרדים הפצועים יחד לצורה מעוותת בסולם הנקראת סליל כפול. RNA, המורכב גם מנוקלאוטידים, יוצר קווצה בודדת הקשורה מאוד לדנ"א. השונות ברצפי הנוקלאוטידים ב- DNA וב- RNA שלנו הופכת אותנו ליחידים על ידי קביעת החלבונים השונים שגופנו מייצר ובסופו של דבר את המאפיינים שיש לנו.

חלבונים הם אולי הכי תכליתי מכל סוגי התרכובות האורגניות הנמצאות ביצורים חיים. הם מאפשרים תגובות מסוימות באורגניזמים, מעבירים תרכובות אחרות סביב הגוף, מסייעים לחלקי הגוף לנוע, מספקים מבנה ובעצם תורמים לכל התפקודים בגוף. כמו תרכובות אורגניות אחרות, חלבונים מורכבים מאבני בניין קטנות יותר הנקראות חומצות אמינו. רוב החלבונים על פני כדור הארץ מכילים שילובים של 20 חומצות אמינו בלבד, על פי ספר ההיפר-טקסט של אוניברסיטת קולורדו.