Macromoleculen komen voor in alle levende cellen en spelen een belangrijke rol, bepaald door hun structurele opstelling. Macromoleculen of polymeren worden gevormd door de combinatie van kleinere moleculen of monomeren in een specifieke sequentie. Dit is een proces dat energie vereist, genaamd polymerisatie, dat water produceert als een bijproduct. Elk proces verschilt afhankelijk van het type macromolecule dat wordt gevormd. Voorbeelden van macromoleculen zijn nucleïnezuren, lipiden, eiwitten en koolhydraten.

Eiwitten

Eiwitten vormen wanneer monomeren aminozuren combineren. Aminozuren bevatten een carboxyl- en een aminogroep aan beide uiteinden van het molecuul. De carboxylgroep van één aminozuur combineert met de aminogroep van een andere, waarbij een peptidebinding wordt gevormd. Verschillende aminozuren voegen zich samen om polypeptideketens te vormen, die vervolgens samengevouwen worden voor het uiteindelijke eiwitmacromolecuul. Eiwitten hebben talloze cellulaire functies, afhankelijk van hun vorm.

Nucleïnezuren

De twee soorten nucleïnezuren, DNA en RNA, vormen het genetische materiaal van een cel. Het nucleïnezuurmonomeer wordt een nucleotide genoemd en bevat een pentosesuiker, een stikstofhoudende base en een fosfaatgroep. Nucleotiden binden via covalente bindingen als de fosfaatgroep van de ene verbinding maakt met de hydroxylgroep van een andere om polynucleotiden te vormen. In DNA combineren twee polynucleotiden via waterstofbruggen aan de stikstofhoudende basen om een ​​dubbele DNA-helix te vormen.

Koolhydraten

Afhankelijk van de lengte van het polymeer, worden koolhydraten geclassificeerd als monosacchariden, disacchariden of polysacchariden. . Een monosaccharide is een enkel monomeer en omvat eenvoudige suikers zoals glucose. Monosacchariden worden samengevoegd via een covalente binding genaamd een glycosidische koppeling. Disachariden zoals sucrose zijn eenvoudig twee monosacchariden. Koolhydraten werken volgens het type suikers dat ze bevatten en de posities van de glycosidische link.

Lipiden

Lipiden zijn het enige macromolecuul dat geen polymerisatie ondergaat. De baseverbinding voor alle lipiden is de driekoolige alcoholglycerol. Lipiden worden gecategoriseerd als vetten, steroïden en fosfolipiden. Vetten worden gevormd door de toevoeging van drie vetzuren aan glycerol via een esterbinding, die optreedt bij het verbinden van een hydroxylgroep met een carboxylgroep. In fosfolipiden wordt een vetzuur vervangen door een fosfaatgroep. Steroïden zoals cholesterol bevatten een ringskelet met vier koolstofatomen.