组成生物体的化学元素包括20多种，其中大量元素如碳（C）、氧（O）、氢（H）、氮（N）、硫（S）、磷（P）、钙（Ca）、镁（Mg）、钾（K）等，以及微量元素如铁（Fe）、锰（Mn）、硼（B）、锌（Zn）、铜（Cu）、钼（Mo）等。碳（C）是最基本的元素，是细胞的主要元素。在活细胞中，水的含量最多，约占85%-90%，其次是蛋白质，约占7%-10%。氧（O）是占细胞鲜重最大的化学元素，而碳（C）则是占细胞干重最大的化学元素。
蛋白质是生命活动的主要承担者，其基本组成单位是氨基酸，大约有20种。氨基酸通过脱水缩合形成肽键，肽键连接两个氨基酸分子。肽链中两个氨基酸分子缩合而成的化合物称为二肽，三个或三个以上氨基酸缩合而成的链状结构称为多肽，多肽通常呈链状结构，称为肽链。
氨基酸分子的通式为R基-CO-NH2，每种氨基酸分子至少含有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。R基的不同导致氨基酸的种类不同。
蛋白质的多样性源于组成蛋白质的氨基酸数目、种类、排列顺序的不同，以及多肽链空间结构的千变万化。蛋白质的主要功能包括构成细胞和生物体的重要物质、催化作用、调节作用、免疫作用、运输作用等。
核酸是细胞内携带遗传信息的物质，对于生物的遗传、变异和蛋白质的合成具有重要作用。核酸由核苷酸组成，核苷酸由一分子磷酸、一分子五碳糖（DNA为脱氧核糖、RNA为核糖）和一分子含氮碱基组成。DNA所含碱基为腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T），而RNA所含碱基为腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）。
DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA；RNA主要分布在细胞质中。
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