Οι οργανικές ενώσεις είναι οι σύνθετες ενώσεις του άνθρακα. Επειδή τα άτομα άνθρακα συνδέονται μεταξύ τους εύκολα, η βάση των περισσότερων οργανικών ενώσεων αποτελείται από αλυσίδες άνθρακα που ποικίλλουν σε μήκος και σχήμα. Τα άτομα υδρογόνου, αζώτου και οξυγόνου είναι τα πιο κοινά άτομα που συνδέονται γενικά με τα άτομα άνθρακα. Κάθε άτομο άνθρακα έχει ως αριθμό σθένους το 4 που αυξάνει την πολυπλοκότητα των ενώσεων που σχηματίζονται. Δεδομένου ότι τα άτομα άνθρακα μπορούν να δημιουργήσουν διπλούς και τριπλούς δεσμούς με άλλα άτομα, αυξάνει περαιτέρω την πιθανότητα διακύμανσης στη μοριακή σύνθεση των οργανικών ενώσεων.
Όλα τα έμβια όντα αποτελούνται από περίπλοκα συστήματα ανόργανων και οργανικών ενώσεων. Για παράδειγμα, υπάρχουν πολλά είδη οργανικών ενώσεων που βρίσκονται στη φύση, όπως οι υδρογονάνθρακες. Οι υδρογονάνθρακες είναι τα μόρια που σχηματίζονται όταν ο άνθρακας και το υδρογόνο συνδυάζονται. Δεν είναι διαλυτά στο νερό και διανέμονται εύκολα. Υπάρχουν επίσης αλδεΰδες – η μοριακή σύνδεση ενός μορίου οξυγόνου με διπλούς δεσμούς και ενός ατόμου άνθρακα.
Υπάρχουν πολλές κατηγορίες οργανικών ενώσεων. Αρχικά, πίστευαν ότι προέρχονται μόνο από ζωντανούς οργανισμούς. Ωστόσο, στα μέσα του 1800, έγινε σαφές ότι μπορούσαν να δημιουργηθούν και από απλές ανόργανες πρωτεΐνες. Ωστόσο, πολλές από τις οργανικές ενώσεις συνδέονται με βασικές διαδικασίες της ζωής, όπως οι υδατάνθρακες, οι πρωτεΐνες, τα νουκλεϊκά οξέα και τα λιπίδια.
Οι υδατάνθρακες είναι υδρογονάνθρακες και περιλαμβάνουν σάκχαρα. Είναι αρκετά πολυάριθμα και πληρούν μια σειρά από ρόλους για τους ζωντανούς οργανισμούς. Για παράδειγμα, οι υδατάνθρακες είναι υπεύθυνοι για την αποθήκευση και τη μεταφορά ενέργειας, τη διατήρηση της δομής των φυτών και των ζώων και τη βοήθεια της λειτουργίας του ανοσοποιητικού συστήματος, της πήξης του αίματος και της γονιμοποίησης – για να αναφέρουμε μόνο μερικά.
Οι πρωτεΐνες είναι μια κατηγορία οργανικών ενώσεων που αποτελούνται από άνθρακα, υδρογόνο, άζωτο και οξυγόνο. Οι πρωτεΐνες είναι διαλυτές στο νερό. Η ίδια η πρωτεΐνη αποτελείται από υπομονάδες που ονομάζονται αμινοξέα. Υπάρχουν 20 διαφορετικά αμινοξέα που βρίσκονται στη φύση – οι οργανισμοί μπορούν να τα μετατρέψουν από το ένα στο άλλο για όλα τα αμινοξέα εκτός από οκτώ.
Τα λιπίδια περιλαμβάνουν μια κατηγορία οργανικών ενώσεων που είναι αδιάλυτες στο νερό ή άλλους πολικούς διαλύτες. Ωστόσο, είναι διαλυτά σε οργανικούς διαλύτες. Τα λιπίδια αποτελούνται από άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και μια μεταβλητή άλλων στοιχείων. Τα λιπίδια αποθηκεύουν ενέργεια, προστατεύουν τα εσωτερικά όργανα, παρέχουν μόνωση σε χαμηλές θερμοκρασίες, μεταξύ άλλων χαρακτηριστικών. Τα λιπίδια μπορούν να διασπαστούν σε διάφορες ομάδες που κυμαίνονται από τριγλυκερίδια, στεροειδή, κεριά και φωσφολιπίδια.
Τα νουκλεϊκά οξέα είναι μια άλλη ομάδα οργανικών ενώσεων. Είναι καθολικά σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Στην πραγματικότητα, βρίσκονται σε κύτταρα και ιούς. Μερικοί άνθρωποι μπορεί να μην θεωρούν έναν ιό ως ζωντανό πράγμα. Ο Friedrich Miescher ανακάλυψε τα νουκλεϊκά οξέα το 1871.