Le macromolecole non informazionali

I carboidrati (zuccheri) sono composti organici contenenti il carbonio, idrogeno e ossigeno nel rapporto 1:2:1. La formula del glucosio, lo zucchero più abbondante è, C6H12O6. I carboidrati di maggiore importanza biologica sono quelli contenenti 4,5,6 o 7 atomi di carbonio. Gli zuccheri C5 (pentosi) assumono rilevanza particolare grazie al loro ruolo strutturale negli acidi nucleici. Gli zuccheri C6 (esosi), invece, vengono utilizzati come unità monomeriche nei polimeri che costituiscono la parete cellulare e come riserva energetica. Mediante sostituzione di uno o più gruppi idrossilici con gruppi diversi si ottengono derivati dei carboidrati semplici. Per esempio, il peptidoglicano, un importante polimero della parete cellulare batterica, contenente il derivato del glucosio N-acetil glucosamina.
I polisaccaridi sono carboidrati contenenti molte unità monomeriche (a volte centinaia o migliaia), dette monosaccaridi, uniti da legami covalenti detti legami glicosidici. Due monosaccaridi uniti da un legame glicosidico formano un disaccaride. L'ulteriore aggiunta di un monosaccaride porta alla formazione di un trisaccaride, quella di più monosaccaridi alla costituzione di un oligosaccaride. Una catena molto più lunga viene indicata come polisaccaride. Il legame glicosidico può presentarsi in due diversi orientamenti geometrici, indicati come alfa (α) e beta (β). Polisaccaridi costituiti dalla concatenazione di subunità di glucosio legate tra gli atomi di carbonio 1 e 4 in orientamento alfa (per esempio glicogeno e amido) costituiscono importanti riserve di carbonio e di energia nei batteri, nelle piante e negli animali. Subunità di glucosio unite tra loro mediante legami β-1,4, costituiscono invece la cellulosa, un composto che conferisce rigidità alla parete cellulare delle piante e delle alghe. I polisaccaridi possono anche legarsi ad altre classi di macromolecole, quali proteine e lipidi, per formare polisaccaridi complessi, come le glicoproteine e i glicolipidi. Nella cellula queste sostanze rivestono ruoli importanti, in particolare come recettori di superficie nella membrana citoplasmatica.
I lipidi componenti essenziali di tutte le cellule, sono macromolecole antipatiche, presentano cioè proprietà sia idrofiliche che idrofobiche. Gli acidi grassi sono i principali costituenti dei lipidi nei Batteri e negli Eucarioti. I lipidi degli Archea, invece, sono costituiti da fitano, una molecola idrofobica. Gli acidi grassi contengono porzioni sia idrofobiche che idrofiliche. Per esempio, il palmitato (forma ionizzata dell'acido palmitico) è un acido grasso a 16 atomi di carbonio composto da una catena molto idrofobica , di 15 atomi di carbonio saturo (completamente idrogenato) e da un singolo gruppo carbossilico, che rappresenta la porzione idrofilica. I lipidi semplici (grassi) sono costituiti da acidi grassi (o nel caso degli Archea, da unità di fitanile) legati a un alcol C3, il glicerolo. Sono detti anche trigliceridi, poiché le molecole di acido grasso legate a una molecola di glicerolo sono tre. I lipidi complessi sono rappresentati da lipidi semplici che contengono componenti aggiuntivi in forma di elementi, come fosforo, azoto o zolfo, o in forma di piccoli composti organici idrofilici, come zuccheri, etenolamina, serina o colina. I lipidi che contengono un gruppo fosfato sono detti fosfolipidi e rivestono un ruolo essenziale nella membrana citoplasmatica.  Le proprietà anfipatiche dei lipidi li rendono componenti strutturali ideali per la costituzione delle membrane. Nelle membrane i lipidi si aggregano, con la porzione idrofilica (glicerolo) che rimane in contatto con il citoplasma e l'ambiente extracellulare, e la porzione idrofobica immersa nello spessore della membrana. Grazie a questa disposizione le membrane rappresentano le barriere di permeabilità ideali. Le sostanze polari, infatti, non sono in grado di attraversare spontaneamente le regioni idrofobiche come anche le sostanze polari non saranno in grado di diffondere liberamente verso il citoplasma.