ישנם ארבעה סוגים עיקריים, או מחלקות, של תרכובות אורגניות הנמצאים בכל היצורים החיים: פחמימות, שומנים, חלבונים, ו חומצות גרעין. בנוסף, ישנן תרכובות אורגניות אחרות שעשויות להימצא או מיוצרים על ידי אורגניזמים מסוימים. כל התרכובות האורגניות מכילות פחמן, בדרך כלל נקשר למימן (אלמנטים אחרים עשויים להימצא גם כן). בואו נסקור מקרוב את סוגי המפתח של תרכובות אורגניות ונראה דוגמאות למולקולות חשובות אלה.
פחמימות הן תרכובות אורגניות העשויות מהיסודות פחמן, מימן וחמצן. היחס בין אטומי מימן לאטומי חמצן במולקולות הפחמימות הוא 2: 1. אורגניזמים משתמשים בפחמימות כמקורות אנרגיה, יחידות מבניות ולמטרות אחרות. פחמימות הן המחלקה הגדולה ביותר של תרכובות אורגניות שנמצאות באורגניזמים.
הפחמימות מסווגות לפי כמה יחידות משנה שהם מכילים. פחמימות פשוטות נקראות סוכרים. סוכר העשוי מיחידה אחת הוא מונוסכריד. אם שתי יחידות מחוברות זו לזו, נוצר דיסכריד. מבנים מורכבים יותר נוצרים כאשר יחידות קטנות יותר אלו מתקשרות זו לזו ויוצרות פולימרים. דוגמאות לתרכובות פחמימות גדולות יותר אלה כוללות עמילן וציטין.
ליפידים עשויים אטומי פחמן, מימן וחמצן. לליפידים יחס מימן לחמצן גבוה יותר מזה שנמצא בפחמימות. שלוש הקבוצות העיקריות של ליפידים הם טריגליצרידים (שומנים, שמנים, שעווה), סטרואידים ו
פוספוליפידים. הטריגליצרידים מורכבים משלוש חומצות שומן המחוברות למולקולה של גליצרול. לסטרואידים יש עמוד שדרה של ארבע טבעות פחמן המחוברות זו לזו. פוספוליפידים דומים לטריגליצרידים למעט שקיימת קבוצת פוספט במקום אחת מרשתות חומצות השומן.ליפידים משמשים לאגירת אנרגיה, לבניית מבנים וכמולקולות אות המסייעות לתאים לתקשר זה עם זה.
חלבונים מורכבים משרשראות של חומצות אמינו הנקראות פפטידים. חלבון עשוי להיות עשוי משרשרת פוליפפטיד יחידה או שיש לו מבנה מורכב יותר בו יחידות משנה של פוליפפטיד אורכות זו לזו ויוצרים יחידה. חלבונים מורכבים מאטומי מימן, חמצן, פחמן וחנקן. חלבונים מסוימים מכילים אטומים אחרים, כגון גופרית, זרחן, ברזל, נחושת או מגנזיום.
חלבונים משרתים פונקציות רבות בתאים. הם משמשים לבניית מבנה, לניתוח תגובות ביוכימיות, לתגובה חיסונית, לארוז ולהובלת חומרים, ולסיוע בהעתקת חומר גנטי.
חומצה גרעין היא סוג של פולימר ביולוגי המורכב משרשראות של מונומרים נוקלאוטידים. נוקלאוטידים, בתורו, מורכבים מבסיס חנקני, מולקולת סוכר וקבוצת פוספט. תאים משתמשים בחומצות גרעין לצורך קידוד המידע הגנטי של אורגניזם.
בנוסף לארבעת הסוגים העיקריים של מולקולות אורגניות שנמצאות באורגניזמים, ישנם רבים אחרים תרכובות אורגניות. אלה כוללים ממסים, תרופות, ויטמינים, צבעים, טעמים מלאכותיים, רעלים ומולקולות המשמשות כמבשרים לתרכובות ביוכימיות. הנה כמה דוגמאות: