Makromolekule obstajajo v vseh živih celicah in igrajo pomembno vlogo, ki jo določa njihova strukturna ureditev. Makromolekule ali polimeri nastanejo s kombinacijo manjših molekul ali monomerov v določenem zaporedju. To je postopek, ki zahteva energijo, imenovan polimerizacija, ki proizvaja vodo kot stranski produkt. Vsak postopek se razlikuje glede na vrsto nastale makromolekule. Primeri makromolekul vključujejo nukleinske kisline, lipide, beljakovine in ogljikove hidrate.
Beljakovine
Beljakovine nastanejo, ko se monomeri, imenovani aminokisline, kombinirajo. Aminokisline vsebujejo karboksilno in amino skupino na obeh koncih molekule. Karboksilna skupina ene aminokisline se kombinira z amino skupino druge in tvori peptidno vez. Več aminokislin se združi in tvori polipeptidne verige, ki se nato zložijo za končno beljakovinsko makromolekulo. Beljakovine imajo nešteto celičnih funkcij, odvisno od njihove oblike.
Nukleinska kislina
Dve vrsti nukleinskih kislin, DNA in RNA, tvorita genski material celice. Monomer nukleinske kisline se imenuje nukleotid in vsebuje pentozni sladkor, dušikovo bazo in fosfatno skupino. Nukleotidi se vežejo preko kovalentnih vezi, ko se fosfatna skupina enega poveže s hidroksilno skupino drugega in tvori polinukleotide. V DNK se dva polinukleotida preko vodikovih vezi na dušikovih bazah združita v dvojno vijačnico DNA.
Ogljikovi hidrati
Glede na dolžino polimera ogljikove hidrate razvrščamo med monosaharide, disaharide ali polisaharide. Monoharid je en monomer in vključuje enostavne sladkorje, kot je glukoza. Monosaharidi se povežejo preko kovalentne vezi, imenovane glikozidna vez. Dihaharidi, kot je saharoza, so preprosto dva monosaharida. Ogljikovi hidrati delujejo glede na vrsto sladkorjev, ki jih vsebujejo, in položaj glikozidne povezave.
Lipidi
Lipidi so edina makromolekula, ki ni podvržena polimerizaciji. Osnovna spojina za vse lipide je tri-ogljikov alkohol glicerol. Lipidi so kategorizirani kot maščobe, steroidi in fosfolipidi. Maščobe nastanejo z dodajanjem treh maščobnih kislin glicerolu po estrski vezi, ki nastane pri povezovanju hidroksilne skupine s karboksilno skupino. V fosfolipidih se maščobna kislina nadomesti s fosfatno skupino. Steroidi, kot je holesterol, vsebujejo ogljikovo ogrodje s štirimi ogljiki.