Βιομόριο

Ως βιομόριο χαρακτηρίζεται κάθε χημικό μόριο που αποτελεί δομικό ή λειτουργικό συστατικό των οργανισμών, το οποίο παράγεται από αυτούς μέσω του μεταβολισμού.

Τρισδιάστατη αναπαράσταση της μυοσφαιρίνης, ενός από τα πιο μελετημένα βιομόρια

Γενικά

Τα βιομόρια ανάλογα του μοριακού βάρους τους μπορούν να ιεραρχηθούν σε κλίμακα αυξανόμενης πολυπλοκότητας στην οποία κάθε βαθμίδα προκύπτει από την προηγούμενη ανάλογα της αντίδρασης του μεταβολισμού. Στη βάση αυτής της κλίμακας φέρονται οι ενώσεις με το μικρότερο βάρος, καλούμενες και "πρόδρομες ενώσεις", τις οποίες οι οργανισμοί παραλαμβάνουν από το περιβάλλον τους.
Οι πρόδρομες αυτές ενώσεις δια του μεταβολισμού των οργανισμών μετασχηματίζονται σε ενώσεις μεγαλύτερου μοριακού βάρους και πολυπλοκότητας όπως τα "ενδιάμεσα υλικά" και οι δομικοί λίθοι. Οι δομικοί λίθοι με τη σειρά τους συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς δημιουργώντας μακρομόρια των οποίων το μοριακό βάρος κυμαίνεται από 10³ έως 10⁹.

• Κύρια χαρακτηριστικά της διάκρισης των βιομορίων είναι η "σταθερότητα" και η "ποικιλομορφία" τους, βάσει των οποίων αφενός μπορούν και να συμμετέχουν στη δημιουργία απαραίτητων σταθερών δομών των οργανισμών και αφετέρου να εξασφαλίζουν μεγάλη ποικιλία λειτουργιών και μορφολογικών χαρακτηριστικών σ΄ αυτούς.

Σταθερότητα βιομορίων

Τα βιομόρια προκειμένου να συμμετέχουν στη δημιουργία των απαραίτητων σταθερών δομών των οργανισμών θα πρέπει και αυτά να χαρακτηρίζονται ομοίως για τη σταθερότητά τους. Τέσσερα είναι τα χημικά στοιχεία που μετέχουν σε σημαντικό βαθμό στη σύνθεση των βιομορίων: ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο.

Εξετάζοντας τα παραπάνω στοιχεία από χημικής άποψης και βιολογικής καταλληλότητας διαπιστώνεται πως τα άτομα καθενός των παραπάνω στοιχείων παρουσιάζουν ως κοινή ιδιότητα τη μεγάλη ευκολία σχηματισμού ομοιοπολικών δεσμών με αμοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων.
Σημειώνεται ότι το υδρογόνο χρειάζεται ένα ηλεκτρόνιο για να συμπληρώσει την εξωτερική στοιβάδα του, το οξυγόνο δύο, το άζωτο τρία, και ο άνθρακας τέσσερα, προκειμένου να δημιουργήσουν σταθερό δεσμό (ομοιοπολικό). Παράλληλα όμως, τα παραπάνω στοιχεία κρίνονται ως και τα ελαφρότερα χημικά στοιχεία σε σχηματισμούς ομοιοπολικών δεσμών.

Με δεδομένο λοιπόν ότι η "σταθερότητα ενός ομοιοπολικού δεσμού είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το ατομικό βάρος των στοιχείων", που συμμετέχουν σ΄ αυτόν, συμπεραίνεται τελικά πως οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν επιλέξει τα ικανότερα στοιχεία για τους αναγκαίους ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς τους.

Ποικιλομορφία βιομορίων

Επίσης τα βιομόρια προκειμένου να ανταποκριθούν στη μεγάλη ποικιλία των λειτουργιών και μορφολογικών χαρακτηριστικών, των συνυφασμένων με το φαινόμενο της ζωής θα πρέπει και αυτά να χαρακτηρίζονται από ποικιλομορφία.

Εξετάζοντας τα τέσσερα βασικά στοιχεία των βιομορίων από χημικής και βιολογικής καταλληλότητας ως προς την εξασφάλιση της ποικιλομορφίας διαπιστώνονται τα ακόλουθα: Εξαιρουμένου του υδρογόνου τα υπόλοιπα τρία στοιχεία (C, N και O) μπορούν να μοιραστούν ένα ή δύο ζεύγη ηλεκτρονιων προκειμένου να δημιουργήσουν απλούς ή διπλούς δεσμούς αντίστοιχα. Η ιδιότητα όμως των τριών αυτών συγκεκριμένων στοιχείων παρουσιάζει μεγάλη ευελιξία στη δημιουργία χημικών δεσμών.

Ειδικότερα ο άνθρακας μπορεί να σχηματίσει και τριπλούς δεσμούς με άλλα άτομα άνθρακα και αζώτου (αν και αυτός ο τύπος δεσμών παρατηρείται σπάνια). Ιδιαίτερη όμως σημασία έχει η δυνατότητα των ατόμων του άνθρακα ν΄ αντιδρούν μεταξύ τους στο σχηματισμό σταθερών ομοιοπολικών δεσμών, (ο.δ.), άνθρακα - άνθρακα. Είναι καταφανές ότι αφού τα άτομα του C μπορούν να δώσουν ή να δεχθούν 4 ηλεκτρόνια για να συμπληρώσουν την εξωτερική στοιβάδα τους, κάθε άτομο του C μπορεί να σχηματίσει ομοιοπολικούς δεσμούς με 4 άλλα άτομα άνθρακα. Έτσι με τον τρόπο αυτό ενωμένα άτομα του άνθρακα με παρόμοιο δεσμό μπορούν ν΄ αποτελέσουν το σκελετό σε μια μεγάλη ποικιλία ανθρακικών αλυσίδων.
Λαμβάνοντας επίσης υπόψη ότι τα άτομα του άνθρακα μπορούν και σχηματίζουν άμεσα ο.δ. με οξυγόνο, υδρογόνο και άζωτο, καθώς και με θείο, προκύπτει εξ αυτού ένας μεγάλος αριθμός λειτουργικών ομάδων που μπορούν και αυτές να συμμετάσχουν τη δομή των οργανικών μορίων.