組成生物體的化學元素包括20多種，其中大量元素如碳（C）、氧（O）、氫（H）、氮（N）、硫（S）、磷（P）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、鉀（K）等，以及微量元素如鐵（Fe）、錳（Mn）、硼（B）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鉬（Mo）等。碳（C）是最基本的元素，是細胞的主要元素。在活細胞中，水的含量最多，約占85%-90%，其次是蛋白質，約占7%-10%。氧（O）是占細胞鮮重最大的化學元素，而碳（C）則是占細胞干重最大的化學元素。蛋白質是生命活動的主要承擔者，其基本組成單位是氨基酸，大約有20種。氨基酸通過脫水縮合形成肽鍵，肽鍵連接兩個氨基酸分子。肽鏈中兩個氨基酸分子縮合而成的化合物稱為二肽，三個或三個以上氨基酸縮合而成的鏈狀結構稱為多肽，多肽通常呈鏈狀結構，稱為肽鏈。氨基酸分子的通式為R基-CO-NH2，每種氨基酸分子至少含有一個氨基（-NH2）和一個羧基（-COOH），并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。R基的不同導致氨基酸的種類不同。蛋白質的多樣性源于組成蛋白質的氨基酸數目、種類、排列順序的不同，以及多肽鏈空間結構的千變萬化。蛋白質的主要功能包括構成細胞和生物體的重要物質、催化作用、調節作用、免疫作用、運輸作用等。核酸是細胞內攜帶遺傳信息的物質，對于生物的遺傳、變異和蛋白質的合成具有重要作用。核酸由核苷酸組成，核苷酸由一分子磷酸、一分子五碳糖（DNA為脫氧核糖、RNA為核糖）和一分子含氮堿基組成。DNA所含堿基為腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T），而RNA所含堿基為腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）。DNA主要分布在細胞核中，線粒體、葉綠體內也含有少量的DNA；RNA主要分布在細胞質中。