W organizmach stwierdzono obecność około 60 pierwiastków naturalnych z czego około 20 występuje prawie w każdym organizmie. organizmie tej liczby 6 pierwiastków stanowi podstawę budowy związków organicznych i z tego względu nazywają się one pierwiastkami biogennymi (BIOS-z greckiego oznacza życie; geneza- pochodzenie, rodowód), co należy rozumieć, że są tworzywem życia. Do nich należą: węgiel (C), wodór (H), tlen (O), azot (N), fosfor (P), siarka (S).

Poszczególne pierwiastki występują w organizmach bardzo różnych ilościach, dlatego pogrupowano je umownie, w zależności od zawartości procentowej, na: makroelementy, mikroelementyultraelementy.

Makroelementy: (makro-oznacza wielki; element-składnik), ich ilość w organizmie to 99%, podstawowa funkcja to budowanie struktur ciała, np. białek i utrzymanie równowagi jonowej ciała.

Węgiel (C) - jest podstawowym pierwiastkiem organicznym. Ma on na zewnętrznej powłoce 4 elektrony, co pozwala przyłączyć również 4 elektrony, tworząc cztery wiązania. Atomy węgla mają wyraźnie większą zdolność wiązania się ze sobą niż atomy innych pierwiastków. Dzięki temu mogą się tworzyć długie, proste lub rozgałęzione łańcuchy, pierścienie a także wiązanie między łańcuchami pierścieniami. Różne kombinacje przestrzenne połączeń atomów węgla stanowią szkielet budowy związków organicznych, wchodzących w skład wszystkich komórek organizmów żywych: białek, kwasów nukleinowych, lipidów węglowodanów.

Wodór (H) - w połączeniu z węglem daje węglowodory, które odegrały istotną role w powstawaniu życia na Ziemi. Dla obecnie żyjących organizmów prawie nie mają znaczenia. Wodór oraz jony wodorowe biorą udział w przebiegu ważnych procesów życiowych, jak fotosynteza czy oddychanie.

Tlen (O) - wraz z wodorem wchodzi w skład wody, a wraz z węglem i wodorem tworzy cząsteczki cukrowców (węglowodanów) węglowodanów tłuszczów właściwych- związków organicznych bardzo ważnym znaczeniu dla wszystkich organizmów żywych. Wymienione trzy pierwiastki budują także kwasy organiczne, alkohole, aldehydy i ketony, odgrywając rolę w metabolizmie. Tlen cząsteczkowy jest wydzielany podczas fotosyntezy, a w oddychaniu tlenowym stanowi ostatni akceptor elektronów w łańcuchu oddechowym.

Azot (N) - wchodzi w skład aminokwasów, aminokwasów zarazem białek i zasad azotowych będących jednym ze składników budowy kwasów nukleinowych układu przenośników energii typu ATP/ADP. Występuje także w fosolipidach błon komórkowych i wielu barwnikach. O ile w przyrodzie nie brakuje węgla, tlenu i wodoru, wykorzystywanych jako pierwiastki budulcowe, niedostatek azotu może się zdarzyć i wówczas przynosi różne ujemne skutki. Niedobór azotu u roślin prowadzi do szybkiego zahamowania wzrostu, ograniczenia kwitnienia, żółknięcia liści z powodu braku zdolności do syntezy chlorofilu. Niektóre organizmy mają specjalne przystosowania do pobieranie azotu. Na przykład rośliny owadożerne zdobywają azot, chwytając owada i trawiąc ich białka, a wśród zwierząt - przeżuwacze wykorzystują jako źródło azotu własny mocznik, rozkładany przez symbiotyczne mikroorganizmy bytujące w żwaczu.

Fosfor (P) - występuje w kwasach nukleinowych, układzie przenośników energii i fosfolipidach. U człowieka i zwierząt znajduje się w płynach ustrojowych w postaci jonów fosforanów i w kościach w formie wykrystalizowanych soli. U roślin występuje w dojrzałych nasionach w związku zwanym fityną, uważany za główny związek zapasowy fosforu. Niedobór fosforu ogranicza syntezę ATP, hamuje przez to fotosyntezę i oddychanie. Objawem niedoboru jest spowolnienie rozwojów pędów i korzeni, żółknięcie brzegów liści, ich zielonkowoniebieskie barwienie i obumieranie liści.

Siarka (S) - jest niezbędna do budowy dwóch 20 aminokwasów białkowych, przy czym jeden z nich cysterna uczestniczy w tworzeniu wiązań siarkowych, istotnych powstawaniu III rzędowej struktury białek decydującej o aktywności biologiczne. Wchodzi ona także w skład aktywnej części oksydoredutazy- enzymu katalizującego proces utleniania i redukcji. Obecność siarki w białkach wytworu naskórka, jak : włosy, paznokcie, pazury, pióra wpływa korzystnie na ich własności mechaniczne. Siarka znajduje się w olejach roślinnych np. papryce, cebuli, czosnku, nadając im ostry smak. Niedobór siarki u roślin hamuje syntezę chlorofilu.

Wapń (Ca) - wchodzi w skład soli o istotnym znaczeniu dla budowy szkieletu otwornic, gąbek, skorupiaków, mięczaków, mięczaków także dla szkieletu kręgowców. Jony wapnia odgrywają ważną rolę w mechanizmie skurczu mięśni, krzepliwości krwi, a także zmniejszają przepuszczalność błon komórkowych, zmniejszają pobudliwość nerwów i mięśni oraz zwiększają lepkość cytoplazmy, przeprowadzając ją w stan półstałego żelu. Niedobór wapnie przejawia się nieprawidłowym wzrostem korzeni, młodych pędów i liści.

Magnez (Mg) - wchodzi w skład chlorofilu, a obok fosforu i wapnia w skład kości. Jony magnezu są aktywatorem wielu enzymów fotosyntetycznych i oddechowych. Zapewniają prawidłową współpracę obu jednostek rybosomów, współdziałają z jonami wapnie. Niedobór magnezu zwiększa wystąpienie białaczek limfatycznych, zawału serca i miażdżycy.

Potas i sód- występują przeważnie w postaci jonów jednowartościowych, których działanie jest antagonistyczne do jonów dwuwartościowych magnezu i wapnia. Zwiększają przepuszczalność błon, pobudliwość nerwów i mięsni, zmniejszają lepkość cytoplazmy, biorą udział w polaryzacji elektrycznej błony.

W roślinach jest wielokrotnie więcej potasu niż sodu. Największą ilość potasu zawierają tkanki merystematyczne. Niedobór potasu hamuje wzrost roślin.

Chlor (Cl) - zapewnia równowagę jonową w ustroju. Chlor w połączeniu wodorem powoduje przejście pepsynogenu w aktywną pepsynę, przez co ułatwia trawienie.

Krzem (Si) - spotykany tylko w nielicznych grupach organizmów, jako materiał budulcowy. Ponadto wzmacnia ściany naczyń u skrzypów.

Mikroelementy ( mikro oznacza mały, drobny)

Żelazo (Fe) - składnik ważnych związków organicznych, wiążących i transportujących tlen we krwi, przede wszystkim hemoglobiny, a także chlorokruoryny. Występuje również w mioglobinie. Wchodzi w skład enzymów oksydo- redukcyjnych katalizujących procesy utleniania i redukcji i w oddychaniu komórkowym (cytochromy). Niedobór żelaza u człowieka prowadzi od anemii.

Miedź (Cu) - składnik homocyjaniny, transportuje tlen przez krew. Bierze udział w procesie tworzenia hemoglobiny. Niedobór zaburza gospodarkę żelaza.

Mangan występuje w enzymach oksydo-redukcyjnych, aktywator enzymów fotosyntezy. Niedobór prowadzi do zniekształcenia kości.

Molibden- wiąże azot atmosferyczny przez bakterie brodawkowe.

Bor - umożliwia prawidłowy wzrost łagiewki pyłkowej, niedobór, hamuje podziały komórkowe u roślin.

Cynk - składnik hormonu insuliny, bierze udział w syntezie białek i auksyn. Składnik wielu enzymów. Niedobór wywołuje zmiany w skórze i we włosach.

Kobalt - składnik witamin, niezbędny w procesach krwiotwórczych.

Jod - składnik hormonów wydzielanych przez tarczyce

Fluor - składnik szkliwa zębów i kości.

Ultraelementy- ultra oznacza poza czymś, występują w milionowych częściach masy organizmu. Ich rola nie jest wyjaśniona. Prawdopodobnie są aktywatorami składnikami enzymów. Zaliczamy tu: złoto, srebro, platynę, rad, selen.

Związki organiczne odgrywają zasadniczą role w budowie ( strukturalne białka, lipidy, cukrowce) i funkcjonowaniu ( kwasy nukleinowe, enzymy, hormony, witaminy) żywych organizmów.