Termenul „biomoleculă” se referă la o categorie largă de molecule care cuprind toate substanțele produse de procesele biologice ale unui organism. Aceste molecule includ lucruri precum acizi nucleici, proteine și zaharide. Biomoleculele formează corpurile tuturor ființelor vii și sunt cauzele și produsele proceselor chimice care le mențin în viață.
Există un număr imens de biomolecule diverse, variind de la molecule mici de câțiva atomi până la structuri uriașe și complexe numite macromolecule care pot conține mii sau chiar milioane de atomi. Unele tipuri de biomolecule sunt extrem de mari din punct de vedere molecular. Acest lucru este posibil de una dintre proprietățile carbonului, elementul pe care se bazează toată viața cunoscută. Atomii de carbon se pot lega împreună în lanțuri lungi care se repetă, cu alți atomi sau grupuri de atomi atașați de lanț, pentru a forma molecule extrem de lungi numite polimeri. Acești polimeri pot fi compuși din sute de unități structurale individuale înlănțuite împreună și, de asemenea, se pot diviza în mai multe ramuri sau se pot lega chimic de alte lanțuri polimerice pentru a forma structuri uriașe.
Unul dintre cele mai comune și importante tipuri de biomolecule se numește proteină, un grup de macromolecule esențiale proceselor biologice în toate formele de viață. Ele sunt formate din lanțuri de biomolecule mai mici numite aminoacizi. Diferite tipuri de proteine îndeplinesc diferite funcții, cum ar fi transportarea mesajelor chimice de la celulă la celulă, formând structuri care țin celulele împreună și catalizarea reacțiilor chimice care conduc metabolismul organismului prin proteine specializate numite enzime.
Un alt grup de biomolecule sunt numite lipide, o categorie care cuprinde substanțe precum steroli, ceară naturală și gliceride, dintre care cele mai cunoscute sunt numite grăsimi. Lipidele sunt în general mai mici decât proteinele, deși încă pot conține lanțuri polimerice de zeci de atomi de carbon în lungime. Lipidele sunt importante pentru menținerea structurii celulelor, deoarece o mare parte din membrana celulară a fiecărei celule este formată din ele și sunt, de asemenea, o formă de stocare a energiei.
Zaharidele, numite și carbohidrați, sunt un tip de biomoleculă care conține doar carbon, hidrogen și oxigen. Două grupuri de zaharide, numite monozaharide și dizaharide, sunt denumite în mod obișnuit zaharuri. Moleculele zaharide reprezintă un alt grup important de substanțe pentru energie, sunt implicate în multe procese metabolice și sunt folosite ca suport structural pentru unele organisme, în special sub formă de celuloză la plante.
Nucleotidele sunt o clasă de biomolecule formate din zaharide legate de o grupare fosfat și unul dintre mai multe tipuri posibile de nucleobază, un tip de biomoleculă pe bază de azot. Compușii rezultați includ molecule numite cofactori care ajută proteinele să catalizeze reacțiile chimice metabolice și molecule importante de semnalizare celulară. Nucleotidele sunt, de asemenea, componentele primare ale acidului ribonucleic (ARN) și acidului dezoxiribonucleic (ADN), făcându-le unul dintre cele mai fundamentale componente ale vieții. Informația genetică a ființelor vii este codificată în aranjarea diferitelor tipuri de nucleobaze pe lanțurile lungi de nucleotide care alcătuiesc ADN-ul și îi guvernează activitățile, făcând nucleotidele la baza eredității.
Nu toate organismele pot produce singure fiecare tip de biomoleculă de care au nevoie. Organismele care pot sintetiza biomoleculele de care au nevoie din materia nevii din mediu, cum ar fi plantele, algele și unele forme de bacterii, sunt numite autotrofe. Organismele care nu pot face acest lucru de la sine, numite heterotrofe, sunt dependente de o combinație de molecule sintetizate în propriul lor corp și alte biomolecule ingerate prin consumul altor organisme care conțin substanțe pe care heterotroful nu le produce singur. Această categorie include animale, ciuperci și unele organisme unicelulare.