Gezegendeki yaşamların çoğu karbon bazlıdır. Karbon bazlı canlı organizmalarla ilişkili kimya, “organik kimya” olarak adlandırılır ve karbonhidratlar, proteinler, lipitler ve nükleik asitlere odaklanır. Bunlara “organik” bileşenler denir ve nefes almak için kullandığınız ciğerlerden, adım atmanızı kuvvetlendirmek için kullandığınız enerjiye kadar bu hafta sonu katılacak olduğunuz maratonda koşmak için ihtiyacınız olan her şeyi oluştururlar.
“Şekerler” olarak da bilinen karbonhidratlar ya da sakkaritler, enerjiyi muhafaza etmede, taşımada, aktarmada ve depolamada önemli rol oynarlar. Bitkiler güneşten aldığı enerjiyi tutar ve karbon moleküllerini karbonhidratlarla birleştirmek için kullanılır. Bir bitkiyi yediğinizde bedeniniz bu karmaşık molekülleri ayrı ayrı CO2 moleküllerine parçalar ve parçalanmış bağlardan üretilen enerjiyi başka bir yerde kullanmak üzere toplar. Bedeninizde enerji, ya yağ olarak ya da uzun zincirli karbonhidratlar olarak depolanır.
Sakkaritler enerji depolamayı sağlarlar. Glikoz, kas ve karaciğer hücrelerinde örneğin, uyuyakalıp kahvaltı etme şansı bulamadan otobüsü kaçırmamak için koştuğunuz zamanlarda olduğu gibi yüksek enerjiye ve düşük kan şekeri seviyesine ihtiyaç duyduğunuz anda parçalanmak üzere intraselüler olarak (hücre içinde) depolanan glikojene polimerize edilmiştir.
Protein molekülleri, hücrenin hem içinde hem de dışında,mevcut hücrelere tutunması için sabit moleküller olarak, hücrelerin beden içinde hareket etmesini sağlayan yapışkan moleküller olarak ve hücrenin metabolik faaliyetine olanak sağlayan enzimler olarak yapısal öğe görevi üstlenirler.
Aminoasitler, proteinleri oluşturmak üzere peptit bağı olarak adlandırılan özel bir bağlanma yoluyla birleşmişlerdir. Bu nedenle proteinler genellikle polipeptitler olarak adlandırılır. Her biri farklı yapıda olan 20 tür aminoasit vardır. Proteinin nihai biçim ve işlevi aminoasitler tarafından belirlenir.
Protein oluşumunun başlangıç sinyalini veren dizide (RNA’da) yer alan metionin, her zaman bir proteindeki ilk aminosittir. Protein dizilimi genellikle düz bir çizgide yazılmasına ve proteinin birincil yapısı olarak görülmesine rağmen proteinler esnektirler ve sıklıkla geriye doğru aşağıdaki iki şekilden biri gibi kendi üstlerine kıvrılabilirler:
- Beta kıvrımlı tabakalar oluşturan yan yana duran proteinler (proteinin tabakaya benzer alanları)
- Alfa sarmalı denilen protein alanlarında bükülmüş sarmal borular oluşturanlar.
Proteinin ikincil yapısını oluşturan her iki kıvrılmış örüntü hidrojen bağlarının yakınında aminoasitlerin arasında yer alır.
Protein kıvrıldıkça diğer aminoasitler birbirine daha da yaklaşarak bağlar oluşturabilirler. Örneğin sistein, sülfat grubundan bir aminoasittir. Başka bir sisteminin yanında olduğunda disülfür bağ oluşturabilir. Böylelikle proteinin geniş döngüleri yerinde tutunmuş olur.Proteindeki bu oluşumlara proteinin üçüncü derecedeki yapıları denir.
Ayrı ayrı protein öğeleri bağlarla geniş protein kümeleri olarak bir arada tutulabilir. Bu dördüncü yapı (nihai yapıyı oluşturan 2 veya daha fazla zincirin birleşimi) hemoglobin molekülü olarak gösterilmektedir. Erişkin hemoglobin (oksijen taşımakla yükümlü protein) oksijenin kan dolaşımı boyunca hareket ettiren tek bir geniş molekülde birbirine bağlı 4 altbirim proteinden oluşmaktadır.