Makromolekuly existujú vo všetkých živých bunkách a hrajú významné úlohy určené ich štruktúrnym usporiadaním. Makromolekuly alebo polyméry sa tvoria kombináciou menších molekúl alebo monomérov v špecifickej sekvencii. Toto je proces vyžadujúci energiu, ktorý sa nazýva polymerizácia a ktorý produkuje vodu ako vedľajší produkt. Každý proces sa líši podľa typu formovanej makromolekuly. Medzi príklady makromolekúl patria nukleové kyseliny, lipidy, proteíny a sacharidy.
Bielkoviny
Bielkoviny sa tvoria, keď sa kombinujú monoméry nazývané aminokyseliny. Aminokyseliny obsahujú karboxylové a aminoskupinu na oboch koncoch molekuly. Karboxylová skupina jednej aminokyseliny sa spája s aminoskupinou druhej a vytvára peptidovú väzbu. Niekoľko aminokyselín sa spojí a vytvoria polypeptidové reťazce, ktoré sa potom zložia dohromady pre výslednú proteínovú makromolekulu. Proteíny majú nespočetné množstvo bunkových funkcií, v závislosti od ich tvaru.
Nukleové kyseliny
Dva typy nukleových kyselín, DNA a RNA, tvoria genetický materiál bunky. Monomér nukleovej kyseliny sa nazýva nukleotid a obsahuje pentózový cukor, dusíkatú bázu a fosfátovú skupinu. Nukleotidy sa viažu cez kovalentné väzby, keď sa fosfátová skupina jednej spojí s hydroxylovou skupinou druhej za vzniku polynukleotidov. V DNA sa dva polynukleotidy kombinujú pomocou vodíkových väzieb na dusíkatých bázach a vytvárajú dvojitú špirálu DNA.
Sacharidy
V závislosti na dĺžke polyméru sa sacharidy klasifikujú ako monosacharidy, disacharidy alebo polysacharidy. Monosacharid je jediný monomér a obsahuje jednoduché cukry, ako je glukóza. Monosacharidy sú spojené dohromady pomocou kovalentnej väzby nazývanej glykozidová väzba. Disacharidy, ako je napríklad sacharóza, sú jednoducho dva monosacharidy. Sacharidy fungujú podľa typu cukrov, ktoré obsahujú, a pozícií glykozidovej väzby.
Lipidy
Lipidy sú jedinou makromolekulou, ktorá nepodlieha polymerizácii. Základnou zlúčeninou pre všetky lipidy je tri-uhlíkový alkohol glycerol. Lipidy sú kategorizované ako tuky, steroidy a fosfolipidy. Tuky sa tvoria pridaním troch mastných kyselín k glycerolu prostredníctvom esterovej väzby, ktorá vzniká spojením hydroxylovej skupiny s karboxylovou skupinou. Vo fosfolipidoch je mastná kyselina nahradená fosfátovou skupinou. Steroidy ako cholesterol obsahujú štvoruhlíkovú kostru kruhu.