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Eiweiße (Proteine) sind kompliziert gebaute makromolekulare Verbindungen, die vorwiegend oder ausschließlich aus Aminosäuren aufgebaut sind. Würde man diese Makromoleküle durch chemische Reaktionen in ihre Bausteine zerlegen, kommt man zu einem erstaunlichen Resultat. Nur 22 verschiedene Aminosäuren sind am Aufbau der Biopolymere beteiligt. Trotzdem ist ihre Vielfalt gewaltig. Im menschlichen Organismus findet man mehr als 100 000 verschiedene Eiweiße, die alle spezifische Funktionen erfüllen. Nach ihrer Funktion unterteilt man die Proteine in verscheidene Gruppen.

Die Nachweisreaktionen der Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße sind mehr oder weniger spezifische Nachweisreaktionen der Stoffklassen. Anders als bei anorganischen Fällungs- oder Farbreaktionen sind die Reaktionsgleichungen oft sehr kompliziert und daher nur schwer darzustellen.
Die Vielfalt der makromolekularen Naturstoffe ist viel zu groß, als das man für jeden einzelnen Stoff einen spezifischen Nachweis entwickeln könnte. Deshalb nutzt man zur eindeutigen Identifizierung der Einzelstoffe heutzutage moderne instrumentelle Methoden wie die Massenspektroskopie oder elektrophoretische Verfahren. Stehen diese nicht zur Verfügung, muss man physikalische Eigenschaften wie Schmelzpunkte oder optische Drehwerte für eine eindeutige Identifizierung heranziehen.

Wasserstoffbrückenbindungen und verschiedene Arten von VAN-DER-WAALS-Wechselwirkungen fasst man unter dem Begriff zwischenmolekulare Wechselwirkungen zusammen. Insbesondere Wasserstoffbrückenbindungen spielen eine bedeutende Rolle in der Natur. So ist die für die Entwicklung des Lebens auf der Erde wichtige Anomalie des Wassers maßgeblich auf Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen zurückzuführen. Auch die Struktur von Proteinen und die sichere Speicherung der Erbinformation hängen von dieser besonderen Wechselwirkung zwischen Teilchen ab.

Verbindendes Merkmal der Polykondensation ist die Verknüpfung von Monomeren, die mindestens zwei reaktionsfähige funktionelle Gruppen tragen, zu einem Makromolekül. Dabei werden einfache, niedermolekulare Reaktionsnebenprodukte wie Wasser, Alkohole, Ammoniak oder Chlorwasserstoff abgespalten.
Wichtige Polykondensate sind Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyamide wie Nylon und Perlon, und Phenoplaste, zu denen Bakelit gehört, der erste vollsynthetisch hergestellte Kunststoff überhaupt.

Aminosäuren sind organische Verbindungen, die über mindesten je ein Amino-Gruppe und mindestens eine Carboxy-Gruppe im Molekül verfügen. Die in der Natur am häufigsten vorkommenden Aminosäuren sind die $\alpha$-Aminosäuren. 22 dieser Verbindungen werden als biogene oder proteinogene Aminosäuren bezeichnet, da aus sie die Bausteine der Proteine sind. Aminosäuren liegen in einer zwitterionischen Struktur vor und verhalten sich wie Ampholyte. Die Moleküle können weitere funktionelle Gruppen enthalten, die die Stoffeigenschaften bestimmen.

Die Verknüpfung von Aminosäuren führt zu Peptiden. Diese unterteilt man nach der Anzahl der Aminosäurereste in der Peptidkette in Oligopeptide (2 bis 9), Polypeptide (10 bis 100) und die makromolekularen Proteine bzw. Eiweiße (mehr als 100). Da die Gesamtstruktur von Peptiden sehr komplex ist, unterteilt man sie zur vereinfachten Betrachtung modellhaft in vier Ebenen, die Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur. Eiweiße nehmen wir mit der Nahrung auf. Im Körper werden die Eiweiße abgebaut und in die einzelnen Bauteile, die Aminosöuren zerlegt. Aus diesen Bausteinen bauen dann die Köperzellen ihre jeweiligen eigenen Proteine auf.

Neben den Kohlenhydraten dienen auch Proteine und Fette der Energiebereitstellung für den tierischen Stoffwechsel. Fette sind dabei in erster Linie wichtige Energieträger der Nahrung. Pro Gramm liefern sie mehr als doppelt soviel Energie wie Proteine und Kohlenhydrate. Proteine liefern dem Organismus Aminosäuren, die für die körpereigene Proteinbiosynthese verwendet werden. Überschüssige Aminosäuren werden unter Energiefreisetzung (zu Glucose) abgebaut.