Termen ”biomolekyl” hänvisar till en bred kategori av molekyler som omfattar alla ämnen som produceras av en organisms biologiska processer. Dessa molekyler inkluderar saker som nukleinsyror, proteiner och sackarider. Biomolekyler bildar alla levande varelsers kroppar och är orsakerna till och produkterna av de kemiska processer som håller dem vid liv.
Det finns ett stort antal olika biomolekyler, allt från små molekyler med några få atomer till enorma, komplexa strukturer som kallas makromolekyler som kan innehålla tusentals eller till och med miljontals atomer. Vissa typer av biomolekyler är extremt stora med molekylära standarder. Detta möjliggörs av en av egenskaperna hos kol, grundämnet som allt känt liv bygger på. Kolatomer kan länka samman i långa upprepade kedjor, med andra atomer eller grupper av atomer fästa till kedjan, för att bilda extremt långa molekyler som kallas polymerer. Dessa polymerer kan vara sammansatta av hundratals individuella strukturella enheter sammankedjade och kan också delas upp i flera grenar eller kemiskt bundna till andra polymerkedjor för att bilda enorma strukturer.
En av de vanligaste och viktigaste typerna av biomolekyler kallas ett protein, en grupp makromolekyler som är väsentliga för biologiska processer i alla former av liv. De är gjorda av kedjor av mindre biomolekyler som kallas aminosyror. Olika typer av proteiner fyller olika funktioner, som att föra kemiska meddelanden från cell till cell, bilda strukturer som håller ihop cellerna och katalysera de kemiska reaktioner som driver organismens ämnesomsättning genom specialiserade proteiner som kallas enzymer.
En annan grupp av biomolekyler kallas lipider, en kategori som omfattar ämnen som steroler, naturliga vaxer och glycerider, av vilka de mest kända kallas fetter. Lipider är i allmänhet mindre än proteiner, även om de fortfarande kan innehålla polymerkedjor dussintals kolatomer långa. Lipider är viktiga för att upprätthålla cellernas struktur, eftersom mycket av varje cells cellmembran är gjord av dem, och de är också en form av energilagring.
Sackarider, även kallade kolhydrater, är en typ av biomolekyl som endast innehåller kol, väte och syre. Två grupper av sackarider, som kallas monosackarider och disackarider, kallas vanligtvis för socker. Sackaridmolekyler är en annan viktig grupp av ämnen för energi, är involverade i många metaboliska processer och används som strukturella stöd för vissa organismer, framför allt i form av cellulosa i växter.
Nukleotider är en klass av biomolekyler gjorda av sackarider bundna till en fosfatgrupp och en av flera möjliga typer av nukleobas, en typ av kvävebaserad biomolekyl. De resulterande föreningarna inkluderar molekyler som kallas kofaktorer som hjälper proteiner att katalysera metaboliska kemiska reaktioner och viktiga cellulära signalmolekyler. Nukleotider är också de primära komponenterna i ribonukleinsyra (RNA) och deoxiribonukleinsyra (DNA), vilket gör dem till en av livets mest grundläggande byggstenar. Levande varelsers genetiska information kodas i arrangemanget av olika typer av nukleobaser på de långa nukleotidkedjorna som utgör DNA och styr dess aktiviteter, vilket gör nukleotider till grunden för ärftlighet.
Alla organismer kan inte producera alla typer av biomolekyler de behöver själva. Organismer som kan syntetisera de biomolekyler de behöver från icke-levande materia i miljön, såsom växter, alger och vissa former av bakterier, kallas autotrofer. Organismer som inte kan göra detta på egen hand, kallade heterotrofer, är beroende av en kombination av molekyler som syntetiseras i sin egen kropp och andra biomolekyler som intas genom att äta andra organismer som innehåller ämnen som heterotrofen inte själv producerar. Denna kategori inkluderar djur, svampar och vissa encelliga organismer.