Среди мономеров в мире природы простые сахара, жирные кислоты, нуклеотиды и аминокислоты. Мономеры в природе связываются вместе, образуя другие соединения. Пища в форме углеводов, белков и жиров происходит из-за связи нескольких мономеров. Другие мономеры могут образовывать газы; например, метилен (СН2) может связываться вместе с образованием этилена, газа, обнаруженного в природе и ответственного за созревание плодов. Этилен, в свою очередь, служит основным мономером для других соединений, таких как этанол. И растения, и организмы производят натуральные полимеры.

Углеводы обеспечивают энергию и структуру для живых существ. Они сделаны из углерода, кислорода и водорода. Моносахариды содержат простейшие углеводы, молекулы строительного блока и содержат единичные единицы сахара. Дисахариды состоят из двух сахарных единиц, а полисахариды содержат несколько таких единиц. Моносахариды редки по природе, в то время как полисахариды распространены.

Моносахариды содержат не менее трех атомов углерода. Гексозы, наиболее распространенные моносахариды, содержат шесть атомов углерода. Примеры гексоз включают глюкозу, галактозу и фруктозу. Глюкоза представляет собой основной источник энергии для клеточного дыхания, ее небольшие размеры дают ей возможность проникать в клеточные мембраны. Фруктоза служит хранилищем сахара. Пентозы содержат пять атомов углерода (например, рибоза и дезоксирибоза), а триозы содержат три атома углерода (например, глицеральдегид). Моносахариды довольно малы и образуют цепные или кольцевые структуры. Однако полисахариды содержат сотни или даже тысячи моносахаридов и имеют высокую молекулярную массу.

В то время как моносахариды, такие как глюкоза, обеспечивают кратковременную энергию, полисахариды обеспечивают более длительное накопление энергии. Клетки используют моносахариды быстро. Молекулы могут связываться с липидами клеточной мембраны и помогают в передаче сигналов. Но для более длительного хранения моносахариды должны быть преобразованы в дисахариды или полисахариды путем конденсационной полимеризации. Полисахариды становятся слишком большими, чтобы пересечь клеточную мембрану, следовательно, их способность к хранению. Крахмалы представляют собой полисахариды, используемые растениями и их семенами для накопления энергии. Крахмалы изготовлены из полимеров глюкозы, амилозы и амилопектина. Полисахариды могут разрушаться или подвергаться гидролизу в клетке, так как требуется энергия в форме моносахаридов. Так животные используют растительные крахмалы для выработки глюкозы для обмена веществ.

Целлюлоза, наиболее распространенный полисахарид и органическая молекула, может содержать 50 процентов мирового углерода. Основным моносахаридом целлюлозы является глюкоза. Прямые молекулы целлюлозы образуют ряды в стабильной форме благодаря слабым, но преобладающим водородным связям между ними. Созданная растениями, грибами и водорослями, целлюлоза обеспечивает жесткую структуру клеточных стенок растений, которые также защищают от болезней. Многие животные не могут переваривать целлюлозу, но те, которые могут использовать кишечные микроорганизмы и ферменты для этой задачи. Ферментация происходит в толстой кишке других животных и людей, которые не могут переваривать клетчатку. Животные вырабатывают аналогичный полисахарид хитин, полученный из модифицированного моносахарида. Хитин включает экзоскелеты. И целлюлоза, и хитин составляют компактные накопители энергии.

Другой полисахарид, гликоген, может быстро разлагаться из своей компактной формы на составляющие моносахариды глюкозы. Люди хранят гликоген как быстрый источник энергии в печени и мышцах. Пектины, арабиноксиланы, ксилоглюканы и глюкоманнаны представляют собой дополнительные сложные полисахариды. Моносахариды растворимы в воде, но многие полисахариды плохо растворимы в воде. Полисахариды могут образовывать гели в зависимости от их растворимости. Вот почему они часто используются для загущения пищи.