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Le terme macro dérive du mot grec signifiant « grand », et les macromolécules se distinguent en effet à la fois par leur taille et par leur rôle indispensable dans la vie. Ces quatre classes – glucides, protéines, lipides et acides nucléiques – sont des polymères construits à partir de sous-unités répétitives qui se réunissent pour former des macromolécules fonctionnelles. Chaque sous-unité et chaque polymère résultant ont un nom chimique spécifique qui reflète sa structure et sa fonction.
L’unité fondamentale des glucides est le sucre simple, le glucose. Les variations dans la façon dont les molécules de glucose se lient entre elles donnent naissance à des polysaccharides distincts. Par exemple, les liaisons α-1,4-glycosidiques produisent de l'amylose, tandis qu'un mélange de liaisons α-1,4 et α-1,6 produit de l'amylopectine, qui sont toutes deux des composants clés de l'amidon. Chez les plantes, le squelette de la cellulose, composé uniquement d'unités de glucose liées en β-1,4, assure la rigidité structurelle des parois cellulaires.
Les protéines sont assemblées à partir de 20 acides aminés standards, dont la glycine, la leucine et le tryptophane. La séquence de ces acides aminés détermine le nom chimique unique d’une protéine et son rôle biologique. Des exemples de protéines bien connues incluent la kératine, qui constitue la structure structurelle des cheveux, et le collagène, la principale protéine collagène des tendons et des tissus conjonctifs.
Les lipides, communément appelés graisses, sont des triglycérides, des molécules formées lorsque le glycérol relie trois chaînes d'acides gras par des liaisons ester. Les acides gras eux-mêmes sont de longues chaînes hydrocarbonées coiffées d'un groupe carboxyle, et leur niveau de saturation influence les propriétés physiques du lipide.
L'ADN (acide désoxyribonucléique) et l'ARN (acide ribonucléique) sont les acides nucléiques les plus connus. Chaque sous-unité nucléotidique comprend un groupe phosphate, un sucre à cinq carbones (désoxyribose dans l'ADN, ribose dans l'ARN) et une base azotée :l'adénine, la thymine (ADN), la cytosine, la guanine ou, dans l'ARN, l'uracile. Ces éléments constitutifs polymérisent en brins qui stockent les informations génétiques et guident la synthèse des protéines.