生物化學中重要有機分子的結構生物化學/化學
氨基酸 是 蛋白質 的組成部分。氨基酸由一個連線著氨基、羧基、氫原子和一個獨特側鏈的α碳組成。這些側鏈在大小、形狀、電荷、氫鍵能力、疏水性 和化學反應性方面有所不同；這些特性造就了它們獨特的性質和活性。對於所有蛋白質來說，只有 L 異構體 (S構型) 是蛋白質的組成部分。氨基酸在中性溶液中以偶極離子 (兩性離子) 的形式存在。氨基酸既有胺基又有羧基，因此它在不同的末端具有酸性和鹼性。在偶極形式中，胺基被質子化，羧基 被去質子化。除了蛋白質合成之外，氨基酸還有其他功能，例如代謝中間體和神經遞質。
核酸 DNA 和 RNA 是由稱為核苷酸的單體單元組成的生物大分子。單個核苷酸由糖、磷酸和鹼基構成。這三種組分形成了可以連線成線性結構的核苷酸。核苷酸有很多方面。首先，DNA 單體中的糖基稱為脫氧核糖，其中糖的 2' 碳原子沒有氧基。核苷酸的糖基是磷酸二酯鍵形成的原因，因為它可以與磷酸基團酯化，特別是糖的 3' 羥基。另一方面，RNA 單體由相同的組分組成，除了糖基和鹼基。首先，與 DNA 不同的是，RNA 的糖基在碳環的 2' 端有一個羥基。DNA 包含稱為嘌呤和嘧啶的鹼基。有三種嘌呤鹼基：嘌呤、腺嘌呤和鳥嘌呤，而有四種嘧啶：嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶。在 RNA 中，胸腺嘧啶不存在，而尿嘧啶存在。DNA 也是一樣，尿嘧啶不存在，而胸腺嘧啶存在。
作為生物化學中四大類分子之一，碳水化合物包括像砂糖一樣小的糖分子，以及像馬鈴薯中的澱粉一樣大的多糖。碳水化合物構成了地球上大部分有機物，是重要的能量來源、燃料和代謝中間體。它還在 RNA、DNA 和生物體細胞壁的主要結構成分中發揮著重要作用。此外，它可以與蛋白質和脂質結合，在細胞間通訊中發揮作用。
單糖
單糖是碳水化合物的單體。這個名字來源於希臘語“mono” - 單個和“saccharide” - 糖。碳水化合物的最簡單形式也被稱為醛和酮。它具有一個或多個羥基以及一個羰基。最小的單糖被稱為三糖，因為它包含三個碳原子。含四個碳原子的糖被稱為四糖。含五個碳原子的糖被稱為五糖。許多糖的名稱以後綴“-ose”結尾。此外，還存在兩種可能的立體異構體，D 和 L。D 和 L 由最遠離醛或酮基的不對稱碳原子的絕對構型指定。
單糖的主要形式不是開鏈，而是環狀形式，因為它們在能量上是穩定的。環狀結構的形成是可能的，因為醛可以與醇反應形成半縮醛。半縮醛的 2-碳原子可以與 C-6 羥基或 C-5 羥基反應，形成五元或六元環。
二糖
兩個單糖之間的糖苷鍵允許連線成二糖。在連線過程中，一個單糖會失去一個羥基，而另一個單糖會失去一個氫原子。這個反應被稱為脫水反應。三種最豐富的二糖被稱為蔗糖、乳糖和麥芽糖。蔗糖也被稱為食糖。它常見於植物中，可以從甘蔗和甜菜中獲得。葡萄糖和果糖的異頭碳原子連線在一起形成這種二糖。葡萄糖的糖苷鍵構型為α，果糖的構型為β。此外，蔗糖不是還原糖，因為其單糖組分均不會轉化為醛或酮。麥芽糖是由兩個葡萄糖透過脫水反應連線而成的。另一方面，乳糖是由葡萄糖和半乳糖連線而成的，它們都是β構型。
多糖
寡糖是由多個稱為多糖的單糖連線而成的。多糖是重要的能量儲存來源，並在維持生物體的結構完整性中發揮作用。當寡糖的聚合物都是一樣的時，它被稱為均聚物。最常見的均聚物型別稱為糖原，它是葡萄糖的儲存形式。糖原很大，並且呈分支狀，因為它透過 α-1, 4-糖苷鍵和 α-1, 6-糖苷鍵連線。纖維素是另一種多糖形式，與糖原不同，它存在於植物中。纖維素在結構加固中起著重要作用，是生物圈中最豐富的有機化合物。非分支聚合物形式為β構型，β-1, 4-連線。β構型允許纖維素自身排列成長的直鏈。原纖維可以透過鏈之間平行的相互作用形成。另一方面，α構型會導致空心螺旋，而不是直鏈，特別是 α-1, 4 連線。儘管動物無法消化纖維素，但它是膳食纖維的重要組成部分，它可以減少動物接觸毒素的可能性。
- Berg, Jeremy M., John L. Tymoczko, and Lubert Stryer. Biochemistry. 6th ed. New York: W. H. Freeman and, 2006. Print.
- Neil A. Campbell, Jane B. Reece, Martha R. Taylor, Eric J. Simon. Biology: Concepts and Connections. 7th ed. San Francisco, California. Pearson Education. 2011