תוֹכֶן
כל היצורים החיים עשויים ממולקולות. בביולוגיה, ישנם ארבעה סוגים עיקריים של מולקולות גדולות הנקראות מקרומולקולות המשמשות בגופנו. מקרומולקולות אלו נחשבות לפולימרים, או כשרשראות גדולות של אבני בניין הנקראות מונומרים, אשר נבנים כימית על ידי התאים שלנו לשימוש כמזון ואנרגיה. מקרומולקולות אלו הן פחמימות, חלבונים, שומנים וחומצות גרעין. כל סוג של מקרומולקולה מורכב מיחידות משנה שונות של מונומרים, אך כולם מכילים את אטומי הפחמן, החנקן, המימן והחמצן.
פחמימות
פחמימות הן תרכובות אורגניות הכוללות סוכרים, עמילנים, גליקוגן ותאית. הצורה הפשוטה ביותר של פחמימות היא מונומר מולקולת סוכר כמו גלוקוז או פרוקטוז, הנקרא גם חד-סוכר, המורכב מטבעת של אלמנטים של פחמן, חמצן ומימן. סוכרים כמו סוכרוז מיוצרים סוכרים ושני חד-סוכרים: גלוקוז ומולקולת פרוקטוז המחוברים זה לזה.פוליסכרידים כמו עמילן, תאית וגליקוגן הם שרשראות ארוכות ומורכבות של חד-סוכרים הבנויים יחד. בגופנו, סוכרים פשוטים משמשים כאנרגיה מיידית ורוב הפוליסכרידים מתפרקים אט אט לסוכרים פשוטים כדי לספק מקור אנרגיה יציב לאורך זמן. תאית אינה משמשת לאנרגיה, אלא לתמיכה מבנית בדפנות תאי הצמח.
ליפידים
ליפידים הם ביומולקולות הכוללות שומנים, שמנים, פוספוליפידים וסטרואידים. יש להם מבנים שונים, אך כולם מולקולות גדולות העשויות משרשראות של אלמנטים לא קוטביים פחמן ומימן, מה שהופך אותם להידרופובים, או שאינם תואמים למים. שומנים ושמנים נקראים טריגליצרידים, המורכבים ממונומרים הנקראים חומצות שומן וגליצרין. טריגליצרידים משתנים בצורה ובאורך בהתאם לסוג ומספר קשרי הפחמן והמימן. וריאציות אלה קובעות האם השומן רווי, בלתי רווי או רב בלתי רווי. פוספוליפידים דומים מאוד לטריגליצרידים, אלא שהם מכילים קבוצת פוספט. בגופנו, הטריגליצרידים משמשים כאגירת אנרגיה, והפוספוליפידים משמשים להיווצרות ממברנות התאים.
חלבונים
חלבונים הם קבוצה גדולה מאוד, מורכבת ומגוונת של מולקולות. חלבונים הם פולימרים העשויים משרשראות מונומרים הנקראים חומצות אמינו המקופלות למבנים שונים. ישנן 20 חומצות אמינו שונות, שהן מבנים שנוצרו על ידי הקבוצות הכימיות אמין וקרבוקסיל, כמו גם אחד מ -20 האזורים המשתנים הנקראים קבוצת R או מבנה שרשרת צדדית. ישנן ארבע רמות של מבנה חלבון: ראשוני, משני, שלישוני ורבעוני, כאשר כל רמה עולה במורכבות הקיפול וקישור בין שרשראות חומצות האמינו. הצורה המקופלת הסופית של הפולימרים היא שקובעת את תפקוד החלבון בגוף. חלק מתפקודי החלבון כוללים אנזימים, נוגדנים, קולטני הורמונים, נוירוטרנסמיטורים, שיער, ציפורניים ומבנה שרירים, חילוף חומרים, תנועה ועוד.
חומצות גרעין
חומצות גרעין הן מולקולות הכוללות חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) וחומצה ריבונוקלאית (RNA). חומצות גרעין מורכבות משרשראות של מונומרים הנקראים נוקלאוטידים, שהם מבנים כימיים הכוללים טבעת סוכר מפחמן 5, קבוצת פוספטים ואחד מארבעת הבסיסים המכילים חנקן: אדנין (A), גואנין (G), ציטוזין (C) או תימידין (T). ב- RNA, תימידין מוחלף ב- uracil (U). ה- DNA מורכב משתי שרשראות ארוכות של מונומרים אלה בסדרים שונים, בסליל כפול או במבנה מעוות. RNA שונה מ- DNA בכך שיש לו רק רצועה אחת והוא מכיל מולקולת סוכר ריבוז במקום מולקולת deoxyribose. ה- DNA מספק הוראות גנטיות או דיאגרמות של כל הפעילות הסלולרית בגוף. ה- DNA מועתק ל- RNA, מה שמייצר בתורו חלבונים.
