Węglowodany — mono-, di- i polisacharydy

Pierwiastki biogenne C, H, O, N, P i S tworzą większość związków organicznych. Węgiel buduje szkielety cząsteczek, azot występuje w aminokwasach i zasadach azotowych, fosfor w ATP, kwasach nukleinowych i fosfolipidach, a siarka stabilizuje część białek przez mostki disiarczkowe.

Polarna budowa cząsteczki wody i możliwość tworzenia wiązań wodorowych wyjaśniają jej dużą pojemność cieplną, wysokie ciepło parowania, kohezję, adhezję i dobre właściwości rozpuszczające wobec substancji jonowych oraz polarnych.

Lód ma mniejszą gęstość niż ciekła woda, ponieważ wiązania wodorowe tworzą uporządkowaną, luźniejszą sieć. Dzięki temu zamarzanie zbiorników zaczyna się od powierzchni, a warstwa lodu ogranicza dalszą utratę ciepła.

Monosacharydy są najprostszymi cukrami i mogą pełnić funkcję energetyczną lub budulcową. Glukoza jest głównym substratem oddychania, ryboza wchodzi w skład RNA i ATP, a deoksyryboza — DNA.

Wiązanie glikozydowe powstaje w reakcji kondensacji między grupami hydroksylowymi cukrów. Jego konfiguracja ma znaczenie biologiczne: człowiek trawi wiązania α w skrobi i glikogenie, ale nie posiada celulazy rozkładającej wiązania β-1,4 celulozy.

Skrobia magazynuje glukozę w roślinach, glikogen w grzybach i zwierzętach, celuloza wzmacnia ścianę komórkową roślin, a chityna buduje ścianę komórkową grzybów i oskórek stawonogów.

Porównywanie zwierząt wymaga wspólnych kryteriów: symetrii, liczby listków zarodkowych, rodzaju jamy ciała, segmentacji, budowy układów narządów i sposobu rozwoju.

Narządy wymiany gazowej mają dużą powierzchnię, cienką barierę i zwykle sprawny transport gazów. Sposób wydalania azotu zależy od dostępności wody: amoniak jest toksyczny, mocznik mniej toksyczny, a kwas moczowy oszczędza wodę.

U kręgowców przejście na ląd wiązało się m.in. ze zmianami kończyn, płuc, osłon ciała, zapłodnienia i rozwoju zarodka. Błony płodowe uniezależniły rozwój owodniowców od wody środowiskowej.