Termins “biomolekula” attiecas uz plašu molekulu kategoriju, kas ietver visas vielas, ko rada organisma bioloģiskie procesi. Šīs molekulas ietver tādas lietas kā nukleīnskābes, olbaltumvielas un saharīdi. Biomolekulas veido visu dzīvo būtņu ķermeņus un ir ķīmisko procesu cēloņi un produkti, kas uztur tās dzīvas.
Pastāv milzīgs skaits dažādu biomolekulu, sākot no mazām molekulām ar dažiem atomiem līdz milzīgām, sarežģītām struktūrām, ko sauc par makromolekulām, kas var saturēt tūkstošiem vai pat miljoniem atomu. Daži biomolekulu veidi pēc molekulārajiem standartiem ir ārkārtīgi lieli. Tas ir iespējams, pateicoties vienai no oglekļa īpašībām, elementam, uz kura balstās visa zināmā dzīvība. Oglekļa atomi var savienoties garās atkārtojošās ķēdēs ar citiem atomiem vai atomu grupām, kas pievienotas ķēdei, veidojot ārkārtīgi garas molekulas, ko sauc par polimēriem. Šie polimēri var sastāvēt no simtiem atsevišķu strukturālo vienību, kas savienotas kopā, un var arī sadalīties vairākās zaros vai ķīmiski savienotas ar citām polimēru ķēdēm, veidojot milzīgas struktūras.
Viens no visizplatītākajiem un svarīgākajiem biomolekulu veidiem tiek saukts par proteīnu, makromolekulu grupu, kas ir būtiska visu veidu dzīvības bioloģiskajiem procesiem. Tie ir izgatavoti no mazāku biomolekulu ķēdēm, ko sauc par aminoskābēm. Dažādu veidu proteīni pilda dažādas funkcijas, piemēram, ķīmisko ziņojumu pārnešana no šūnas uz šūnu, struktūras, kas satur šūnas kopā, un ķīmisko reakciju katalizācija, kas virza organisma vielmaiņu, izmantojot specializētus proteīnus, ko sauc par fermentiem.
Citu biomolekulu grupu sauc par lipīdiem, kas ietver tādas vielas kā sterīni, dabīgie vaski un glicerīdi, no kuriem pazīstamākos sauc par taukiem. Lipīdi parasti ir mazāki par olbaltumvielām, lai gan tie joprojām var saturēt polimēru ķēdes desmitiem oglekļa atomu garumā. Lipīdi ir svarīgi, lai saglabātu šūnu struktūru, jo liela daļa katras šūnas šūnu membrānas sastāv no tiem, un tie ir arī enerģijas uzkrāšanas veids.
Saharīdi, ko sauc arī par ogļhidrātiem, ir biomolekulu veids, kas satur tikai oglekli, ūdeņradi un skābekli. Divas saharīdu grupas, ko sauc par monosaharīdiem un disaharīdiem, parasti sauc par cukuriem. Saharīdu molekulas ir vēl viena svarīga enerģijas vielu grupa, tās ir iesaistītas daudzos vielmaiņas procesos un tiek izmantotas kā strukturāls atbalsts dažiem organismiem, jo īpaši celulozes veidā augos.
Nukleotīdi ir biomolekulu klase, kas izgatavota no saharīdiem, kas saistīti ar fosfātu grupu, un viens no vairākiem iespējamiem nukleobāzes veidiem, kas ir slāpekļa biomolekulas veids. Iegūtie savienojumi ietver molekulas, ko sauc par kofaktoriem, kas palīdz olbaltumvielām katalizēt vielmaiņas ķīmiskās reakcijas un svarīgas šūnu signalizācijas molekulas. Nukleotīdi ir arī ribonukleīnskābes (RNS) un dezoksiribonukleīnskābes (DNS) primārās sastāvdaļas, padarot tos par vienu no svarīgākajiem dzīvības celtniecības blokiem. Dzīvu būtņu ģenētiskā informācija ir kodēta dažādu veidu nukleobāzu izkārtojumā uz garajām nukleotīdu ķēdēm, kas veido DNS un regulē tās darbību, padarot nukleotīdus par iedzimtības pamatu.
Ne visi organismi paši spēj ražot visu veidu biomolekulas, kas tiem vajadzīgas. Organismus, kas var sintezēt tiem vajadzīgās biomolekulas no nedzīvām vielām vidē, piemēram, augiem, aļģēm un dažām baktēriju formām, sauc par autotrofiem. Organismi, kas paši to nevar izdarīt, saukti par heterotrofiem, ir atkarīgi no molekulu kombinācijas, kas sintezētas viņu pašu ķermenī, un citām biomolekulām, kuras tiek uzņemtas, ēdot citus organismus, kas satur vielas, kuras heterotrofs pats neražo. Šajā kategorijā ietilpst dzīvnieki, sēnes un daži vienšūnas organismi.