生物分子的结构

细胞主要由化合物含有碳。研究分子化合物中碳原子如何与其他原子相互作用是有机领域的基础化学并在理解细胞的基本功能方面发挥了重要作用。因为碳原子可以与其他四个原子形成稳定的键，它们特别适合于构造复杂分子。这些复杂的分子通常由链和环组成氢，氧气,氮原子，还有碳原子。这些分子可能由以特定阵列连接在一起的1000到数百万个原子组成。细胞中大部分(但不是全部)含碳分子是由四种不同的小有机分子家族中的一种组成的:糖、氨基酸，核苷酸,脂肪酸．每个家族都包含一组分子像在结构和功能上都是如此。除了其他重要功能外，这些分子还被用来构建大分子。例如，糖可以与形态联系在一起多糖如淀粉而且糖原,氨基酸可以联系形式吗蛋白质时，核苷酸可以连接形成DNA(脱氧核糖核酸)和核糖核酸(核糖核酸)的染色体，而脂肪酸可以结合形成脂质所有细胞中膜．

除了水它占细胞质量的70%，细胞主要是由大分子．到目前为止，大分子中最大的部分是蛋白质。一个一般规模的蛋白质高分子包含长度约为400的字符串氨基酸分子。每种氨基酸都有不同的侧链原子，这些侧链原子与其他氨基酸的侧链原子相互作用。这些相互作用是非常具体的，并导致整个蛋白质分子折叠:折叠成紧密的球状理论上讲，几乎是无限可以形成多种蛋白质，每种蛋白质都有不同的氨基酸序列。然而，几乎所有这些蛋白质都不能以形成有效功能表面所需的独特方式折叠，因此对细胞无用。存在于现代动物和人类细胞中的蛋白质是漫长进化史的产物，在此过程中，祖先蛋白质因其折叠成特定三维形式的能力而被自然选择，这些形式具有对细胞生存有用的独特功能表面。

大多数细胞中的催化大分子都是酶．大多数酶都是蛋白质。催化性能的关键酶当它与底物结合时，它的形状会发生变化，从而使底物分子上的反应基团聚集在一起。有些酶是大分子的核糖核酸，称为核酶。核糖酶由线性链组成核苷酸以特定的方式折叠形成独特的表面，类似于蛋白质的折叠方式。与蛋白质一样，RNA链中核苷酸亚基的特定序列赋予了每个大分子独特的特征。RNA分子很少被用于催化剂在细胞中，蛋白质分子比蛋白质分子多，这大概是因为蛋白质的氨基酸侧链种类更多多样化的并且能够改变复杂的形状。然而，RNA分子被认为在进化过程中先于蛋白质分子，并在细胞进化之前催化了大多数所需的化学反应(见下文细胞的进化）.