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Os metabólitos primários são compostos biológicos necessários para o crescimento, desenvolvimento e reprodução dos organismos vivos. Eles incluem os carboidratos, proteínas, lipídios e ácidos nucleicos. Apesar das discussões sobre metabólitos primários geralmente se focarem na biologia das plantas, todos os organismos vivos possuem esses compostos.
Carboidratos
Os carboidratos, ou sacarídeos, são açúcares de complexidade química variável. Podem possuir uma unidade de açúcar (monossacarídeos) ou duas (dissacarídeos). Os carboidratos formados por grandes cadeias de monossacarídeos são chamados de polissacarídeos: os amidos são os compostos mais comuns desse tipo. As plantas produzem os carboidratos através da fotossíntese: usam a energia da luz do sol para converter o dióxido de carbono e a água em açúcar e oxigênio.
Ácidos nucleicos
O DNA, ou ácido desoxirribonucleico, armazena a informação genética no interior do núcleo de uma célula. Ele é composto pelas bases de nucleotídeos adenina, citosina, guanina e timina, organizadas em hélice dupla. As duas cadeias dessa hélice dupla são presas por uma ligação de hidrogênio. Para se replicar, o DNA quebra essa ligação, para que cada cadeia possa se separar e se unir a uma outra cadeia. O RNA, ou ácido ribonucleico, contém adenina, citosina e uracila. Como um mensageiro de informações genéticas, o RNA tem a habilidade de se mover no interior das células. Ele é produzido através da transcrição: nesse processo, uma enzima se une a uma seção de DNA e sinaliza o DNA para que ele se desenrole. A enzima lê o DNA e indica a síntese de uma cadeira complementar de RNA.
Lipídios
Os lipídios são um grande grupo de moléculas orgânicas, que inclui as gorduras, ceras, fosfolipídios e esteroides. Todas elas são hidrofóbicas, ou insolúveis em água. Em termos de metabólitos primários, o termo "lipídios" costuma se referir a gorduras e esteroides. Uma organela chamada de retículo endoplasmático liso produz as gorduras através da síntese por desidratação, ao combinar uma molécula de glicerol e três de ácidos graxos. Os esteroides consistem em quatro estruturas fundidas de hidrocarbonetos, chamadas de anéis de cicloalcano; as células especializadas sintetizam esteroides específicos a partir do colesterol. Por exemplo, as células dos ovários convertem o colesterol em estrógenos.
Proteínas
As proteínas são macromoléculas poliméricas, compostas por cadeias de aminoácidos; são essenciais para todas as funções celulares. A síntese de proteínas tem duas fases: transcrição e tradução. Na fase de transcrição, a informação genética do DNA é copiada para o RNA mensageiro (RNAm). O RNAm, então, se move do núcleo da célula para os ribossomos, que são estruturas situadas no citoplasma que produzem proteínas. No estágio de tradução, os ribossomos encadeiam aminoácidos para formar as proteínas, de acordo com as instruções do mRNA.