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Los hidratos de carbono, también conocidos como carbohidratos, son moléculas muy parecidas a una especie de cadenas, mejor conocidas como polímeros.

Cuando nos referimos a un polímero, estamos hablando de una molécula conformada por una gran infinidad de componentes químicos iguales o similares entre sí. Aquellos componentes que forman a los polímeros, son moléculas aún más diminutas, conocidas como monómeros.

Para la síntesis (formación u creación) de un polímero, los monómeros se unen a través de una reacción, en la que dos moléculas se conectan de forma covalente al perder una molécula de agua. A este proceso lo denominaremos como reacción de deshidratación o condensación.

Por otro lado, al descomponer un polímero, este se divide en monómeros mediante un proceso de hidrólisis, que es básicamente la inversa de la reacción de deshidratación, ya que, este proceso implica romper con agua el enlace covalente.

De este modo, los hidratos de carbono, son polisacáridos (compuestos de muchos monómeros de azúcar).

Es por ello que, dentro de su clasificación nos encontramos con los monosacáridos, también llamados azúcares simples. Los disacáridos, por su parte, son la combinación de dos monosacáridos, unidos por una unión glucosídica y un enlace covalente mediante una reacción de deshidratación.

Los azúcares se clasifican como aldosa si son aldehídos o cetosa si son cetonas, dependiendo de la posición del grupo carbonilo. También se clasifican según el tamaño de su esqueleto de carbono, que puede variar de 3 a 7 carbonos. Por ejemplo, la glucosa y la fructosa, con 6 carbonos, son hexosas, mientras que los azúcares con 3 y 5 carbonos se llaman triosas y pentosas, respectivamente. Los polisacáridos, están formados por la unión de muchos monosacáridos mediante enlaces glucosídicos. El almidón, un polisacárido de almacenamiento, está compuesto por unidades de glucosa unidas por enlaces 1-4, mientras que la celulosa, es un polisacárido estructural presente en las paredes celulares de las plantas. Aunque la celulosa no es un nutriente para los humanos, es esencial en una dieta saludable y se encuentra en frutas, vegetales y granos enteros, siendo el compuesto orgánico más abundante en la Tierra.

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Los lípidos, por su parte, son una clase de macromoléculas que no se componen de polímeros. Estos tienden a reunirse juntos, dado que, todos comparten un comportamiento hidrófobo (poca afinidad por el agua), esta característica se debe a que, todos los lípidos están constituidos principalmente por hidrocarburos.

De este modo, estos se clasifican en tres grupos: Grasas, fosfolípidos y esteroides.

Las grasas, son moléculas grandes formadas por la unión de moléculas más pequeñas, como el glicerol y los ácidos grasos. El glicerol es un alcohol de tres carbonos con grupos hidroxilo, mientras que los ácidos grasos tienen cadenas carbonadas largas. Los enlaces no polares, en los ácidos grasos, hacen que las grasas sean hidrófobas.

Su principal función es la acumulación de energía.

Cuando se forma una grasa, tres moléculas de ácido graso se unen al glicerol mediante enlaces éster. Esta combinación de ácidos grasos y glicerol se conoce como triglicérido.

Los ácidos grasos pueden variar en longitud y en la cantidad y ubicación de sus enlaces dobles. Los términos grasas saturadas y grasas insaturadas, se utilizan en el contexto de la nutrición. Las grasas saturadas, como la mantequilla, son sólidas a temperatura ambiente debido a lo estrechas que se encuentran sus moléculas. Por otro lado, las grasas insaturadas, como el aceite de oliva, no pueden solidificarse, debido a la torsión en las colas de sus ácidos grasos.

Los fosfolípidos, están compuestos por una cabeza hidrofílica (que le gusta el agua) y dos colas hidrofóbicas (que repelen el agua), lo que les permite formar una bicapa lipídica esencial para la estructura y función de las membranas celulares.

Por otro lado, los esteroides, tienen una estructura de cuatro anillos de carbono. Algunos esteroides actúan como hormonas en el cuerpo humano, como el cortisol y la testosterona, desempeñando funciones importantes.

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Una de las moléculas orgánicas más abundantes en los sistemas vivos son las proteínas, estas cuentan con características únicas, como ser más diversas en estructura / función que otras clases de macromoléculas y estar compuestas por una o más cadenas de aminoácidos.

Una sola célula puede contener muchos tipos diferentes de proteínas.

Algunos ejemplos de las proteínas más comunes son: aminoácidos, monómeros que componen las proteínas. Específicamente, una proteína está compuesta de una o más cadenas lineales de aminoácidos, cada una de la cuales se denomina polipéptido. Las proteínas contienen 20 tipos de aminoácidos. Los aminoácidos comparten una estructura básica que consiste en un átomo central de carbono, también llamado carbono alfa (α), unido a un grupo amino, un grupo carboxilo y un átomo de hidrógeno.

Las enzimas son sustancias que funcionan como catalizadores biológicos, es decir, incrementan la velocidad de las reacciones químicas en los organismos sin ser consumidas en el proceso. Cada tipo de enzima está diseñado para interactuar con sustratos específicos (las moléculas sobre las cuales actúa) y facilitar una reacción particular. Las enzimas son altamente selectivas y pueden llevar a cabo diversas funciones, tales como fragmentar moléculas complejas, ensamblar componentes en nuevas combinaciones o modificar la disposición de átomos. Esta especialización permite que las enzimas desempeñen un papel crucial en la regulación y coordinación de múltiples rutas metabólicas en las células.

Dentro de la conformación de una proteína, es posible identificar distintos puntos estructurales que se superponen. Estos niveles se clasifican como estructura primaria, secundaria y terciaria. Además, existe un nivel adicional denominado estructura cuaternaria, el cual se manifiesta cuando la proteína está formada por múltiples cadenas polipeptídicas.

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Los ácidos nucleicos, son macromoléculas que están presentes en los sistemas biológicos y virus. En cuestión de estructura, están compuestos por polímeros llamados polinucleótidos, hechos de nucleótidos.

Cada nucleótido, a su vez, está formado por tres componentes: una base nitrogenada, una pentosa (azúcar de 5 carbonos) y un grupo fosfato

Existen dos tipos, el DNA y el RNA, estas moléculas permiten duplicar los componentes de toda una generación a otra; además es el encargado de dirigir la síntesis de RNA.

Existen dos grupos de bases nitrogenadas: las pirimidinas, que tienen 6 miembros de átomos de carbono y nitrógeno, cuyos integrantes son citosina, timina (solo se encuentra en el DNA) y uracilo (solo se encuentra en el RNA); y las purinas, que son más grandes porque está fusionado un anillo de 5 miembros con uno de 6, cuyos integrantes son adenina y guanina.

La cadena de DNA tiene una dirección de su columna vertebral de fosfato de 5 prima a 3 prima, a lo largo de esta hay anexos que contienen las bases nitrogenadas.

El significado de un gen para la célula está codificado en su secuencia específica de las 4 bases de DNA.

Las moléculas de RNA de las células se componen de una cadena de polinucleótidos, contrastándolas con las moléculas de DNA, tienen dos polinucleótidos que giran en espiral alrededor de un eje imaginario y forman una doble hélice.

Las moléculas de ADN suelen ser estructuras extensas, compuestas por secuencias que pueden abarcar desde miles hasta millones de pares de bases. Estos pares de bases forman enlaces entre las dos hebras que componen la característica forma de doble hélice del ADN. Dentro de esta vasta longitud, se encuentran múltiples genes, cada uno ocupando un segmento específico de la molécula de ADN.