Квантовая биология - Quantum biology

Квантовая биология это изучение приложений квантовая механика и теоретическая химия к биологический объекты и проблемы. Многие биологические процессы включают превращение энергия в формы, которые могут использоваться для химических превращений и являются квантово-механическими по своей природе. Такие процессы включают химические реакции, поглощение света, формирование возбужденные электронные состояния, передача энергии возбуждения, и передача электроны и протоны (ионы водорода ) в химических процессах, таких как фотосинтез, обоняние и клеточное дыхание.[1]

Квантовая биология может использовать вычисления для моделирования биологических взаимодействий в свете квантово-механических эффектов.[2] Квантовая биология изучает влияние нетривиальных квантовых явлений,[3] что можно объяснить уменьшением биологический от процесса к фундаментальному физика, хотя эти эффекты трудно изучать и могут быть спекулятивными.[4]

История

Квантовая биология - развивающаяся область; большая часть текущих исследований носит теоретический характер и требует дальнейших экспериментов. Хотя эта область только недавно привлекла к себе пристальное внимание, она была концептуализирована физиками на протяжении всего 20 века. Ранние пионеры квантовой физики увидели применение квантовой механики в биологических проблемах. Эрвин Шредингер книга 1944 года Что такое жизнь? обсуждали приложения квантовой механики в биологии.[5] Шредингер представил идею «апериодического кристалла», который содержал генетическую информацию в своей ковалентной конфигурации. химические связи. Он также предположил, что мутации вводятся «квантовыми скачками». Другие пионеры Нильс Бор, Паскуаль Джордан, и Макс Дельбрук утверждал, что квантовая идея взаимодополняемость был фундаментальным для наук о жизни.[6] В 1963 г. Пер-Олов Лёвдин опубликованный протон туннелирование как еще один механизм для ДНК мутация. В своей статье он заявил, что существует новая область исследований под названием «квантовая биология».[7]

Приложения

Фотосинтез

Основная статья: Фотосинтез
Схема комплекса FMO. Свет возбуждает электроны в антенне. Затем возбуждение передается через различные белки в комплексе FMO в реакционный центр для дальнейшего фотосинтеза.

Организмы, которые подвергаются фотосинтезу, поглощают световую энергию в процессе электронное возбуждение в усиках. Эти антенны различаются у разных организмов. Например, бактерии используют кольцевидные усики, а растения - хлорофилл пигменты поглощать фотоны. Фотосинтез создает экситоны Френкеля, которые обеспечивают разделение заряда, который клетки преобразуют в полезную химическую энергию. Энергия, собранная в местах реакции, должна быть быстро передана, прежде чем она будет потеряна флуоресценция или тепловое колебательное движение.

Различные конструкции, такие как FMO комплекс в зеленых серных бактериях отвечают за передачу энергии от антенн к месту реакции. Электронная спектроскопия FT исследования поглощения и переноса электронов показывают эффективность выше 99%,[8] которые нельзя объяснить классическими механическими моделями, такими как распространение модель. Вместо этого еще в 1938 году ученые предположили, что квантовая когерентность является механизмом передачи энергии возбуждения.

Ученые недавно искали экспериментальные доказательства этого предложенного механизма передачи энергии. В исследовании, опубликованном в 2007 году, утверждалось, что электронная квантовая когерентность[9] при -196 ° С (77 К). Другое теоретическое исследование 2010 года предоставило доказательства того, что квантовая когерентность существует до 300 фемтосекунд при биологически значимых температурах (4 ° C или 277 K). В том же году эксперименты, проведенные на фотосинтезирующих водорослях-криптофитах с использованием двумерной фотонной эхо-спектроскопии, дали дальнейшее подтверждение долговременной квантовой когерентности.[10] Эти исследования показывают, что в процессе эволюции природа разработала способ защиты квантовой когерентности для повышения эффективности фотосинтеза. Однако критические последующие исследования ставят под сомнение интерпретацию этих результатов. Спектроскопия одиночных молекул теперь показывает квантовые характеристики фотосинтеза без вмешательства статического беспорядка, и некоторые исследования используют этот метод, чтобы приписать зарегистрированные признаки электронной квантовой когерентности ядерной динамике, происходящей в хромофорах.[11][12][13][14][15][16][17] Появился ряд предложений, пытающихся объяснить неожиданно долгую согласованность. Согласно одному предложению, если каждое место в комплексе ощущает собственный шум окружающей среды, электрон не останется в каком-либо локальном минимуме из-за как квантовой когерентности, так и тепловой среды, но перейти к месту реакции через квантовые прогулки.[18][19][20] Другое предположение состоит в том, что скорость квантовой когерентности и электрон туннелирование создать сток энергии, который быстро перемещает электрон к месту реакции.[21] В другой работе было высказано предположение, что геометрическая симметрия в комплексе может способствовать эффективной передаче энергии к реакционному центру, отражая идеальный перенос состояния в квантовых сетях.[22] Более того, эксперименты с искусственными молекулами красителей ставят под сомнение интерпретацию того, что квантовые эффекты длятся дольше ста фемтосекунд.[23]

В 2017 году первый контрольный эксперимент с исходным белком FMO в условиях окружающей среды подтвердил, что электронные квантовые эффекты стираются в течение 60 фемтосекунд, в то время как общий перенос экситона занимает время порядка нескольких пикосекунд.[24] В 2020 году обзор, основанный на большом количестве контрольных экспериментов и теории, пришел к выводу, что предложенные квантовые эффекты как долгоживущие электронные когерентности в системе FMO не выполняются.[25] Вместо этого исследования динамики переноса показывают, что взаимодействия между электронными и колебательными модами возбуждения в комплексах FMO требуют полуклассического, полуквантового объяснения передачи энергии экситона. Другими словами, хотя квантовая когерентность доминирует в краткосрочной перспективе, классическое описание наиболее точно описывает долгосрочное поведение экситонов.[26]

Другой процесс фотосинтеза, который имеет почти 100% эффективность, - это перенос заряда, снова предполагая, что здесь играют роль квантово-механические явления.[17] В 1966 году исследование фотосинтезирующих бактерий Chromatium показало, что при температуре ниже 100 К цитохром окисление не зависит от температуры, происходит медленно (порядка миллисекунд) и имеет очень низкую энергию активации. Авторы Дон ДеВолт и Бриттон Чейз постулировали, что эти характеристики переноса электрона указывают на квантовое туннелирование, в результате чего электроны проникают через потенциальный барьер, несмотря на то, что обладают меньшей энергией, чем это обычно необходимо.[27]

Мутация ДНК

Дезоксирибонуклеиновая кислота, ДНК, действует как инструкции по выработке белков по всему телу. Он состоит из 4 нуклеотидов гуанина, тимина, цитозина и аденина.[28] Порядок этих нуклеотидов дает «рецепт» для различных белков.

Всякий раз, когда клетка воспроизводится, она должна копировать эти нити ДНК. Однако иногда в процессе копирования цепи ДНК может произойти мутация или ошибка в коде ДНК. Теория, лежащая в основе Мутация ДНК объясняется в модели мутации ДНК Лоудина.[29] В этой модели нуклеотид может изменять свою форму в процессе квантовое туннелирование. Из-за этого измененный нуклеотид теряет способность спариваться с исходной парой оснований и, следовательно, изменяет структуру и порядок цепи ДНК.

Воздействие ультрафиолета и других видов излучения может вызвать мутацию и повреждение ДНК. Излучение также может изменять связи вдоль цепи ДНК в пиримидины и заставляют их связываться с собой, создавая димер.[30]

У многих прокариот и растений эти связи восстанавливаются до своей первоначальной формы с помощью фермента репарации ДНК фотолиазы. Как следует из его префикса, фотолиаза зависит от света, чтобы восстановить нить. Фотолиаза работает со своим кофактором FADH, флавинаденин динуклеотид, восстанавливая ДНК. Фотолиаза возбуждается видимым светом и передает электрон кофактору FADH-. FADH- теперь, обладая дополнительным электроном, отдает электрон димеру, чтобы разорвать связь и восстановить ДНК. Этот перенос электрона осуществляется через туннелирование электрона от FADH к димер. Хотя диапазон туннелирования намного больше, чем это возможно в вакууме, туннелирование в этом сценарии считается «туннелированием, опосредованным сверхобменом», и возможно благодаря способности белка увеличивать скорость туннелирования электрона.[29]

Вибрационная теория обоняния

Обоняние, обоняние, можно разделить на две части; прием и обнаружение химического вещества, а также то, как это обнаружение отправляется и обрабатывается мозгом. Этот процесс обнаружения одорант все еще под вопросом. Одна теория под названием «теория формы обоняния »Предполагает, что определенные обонятельные рецепторы запускаются определенными формами химических веществ, и эти рецепторы посылают определенное сообщение в мозг.[31] Другая теория (основанная на квантовых явлениях) предполагает, что обонятельные рецепторы улавливают вибрацию молекул, которые достигают их, а «запах» обусловлен разными колебательными частотами; эту теорию удачно называют «вибрационной теорией обоняния».

В вибрационная теория обоняния, созданный в 1938 году Малкольмом Дайсоном[32] но усиленный Лукой Турином в 1996 году,[33] предполагает, что механизм обоняния связан с рецепторами G-белка, которые обнаруживают молекулярные колебания из-за неупругого туннелирования электронов, туннелирования, когда электрон теряет энергию, через молекулы.[33] В этом процессе молекула заполнит сайт связывания G-белок рецептор. После связывания химического вещества с рецептором химическое вещество будет действовать как мост, позволяющий электрону переноситься через белок. Когда электрон проходит через него, это обычно будет барьером для электронов и будет терять свою энергию из-за колебания молекулы, недавно связанной с рецептором, что приводит к способности чувствовать запах молекулы.[33][34]

Хотя теория вибрации имеет некоторые экспериментальные доказательства концепции,[35][36] в экспериментах было несколько спорных результатов. В некоторых экспериментах животные могут различать запахи между молекулами разной частоты и одинаковой структуры.[37] другие эксперименты показывают, что люди не замечают различий запахов из-за различных молекулярных частот.[38] Однако это не было опровергнуто, и даже было показано, что оно влияет на обоняние других животных, кроме людей, таких как мухи, пчелы и рыбы.

Зрение

Основная статья: Визуальная фототрансдукция

Зрение полагается на квантованную энергию для преобразования световых сигналов в потенциал действия в процессе, называемом фототрансдукция. При фототрансдукции фотон взаимодействует с хромофор в световом рецепторе. Хромофор поглощает фотон и подвергается фотоизомеризация. Это изменение структуры вызывает изменение структуры фоторецептора и в результате преобразование сигнала пути приводят к визуальному сигналу. Однако реакция фотоизомеризации протекает с высокой скоростью, менее 200 фемтосекунды,[39] с высокой урожайностью. Модели предполагают использование квантовых эффектов для формирования основное состояние и возбужденное состояние потенциалы для достижения этой эффективности.[40]

Значение квантового видения

Эксперименты показали, что сенсоры на сетчатке глаза человека достаточно чувствительны, чтобы обнаружить одиночный фотон.[41] Одинокий фотон обнаружение может привести к множеству различных технологий. Одно из направлений развития - квантовая связь и криптография. Идея состоит в том, чтобы использовать биометрическую систему для измерения глаза, используя лишь небольшое количество точек на сетчатка со случайными вспышками фотонов, которые «читают» сетчатку и идентифицируют человека.[42] Эта биометрическая система позволит декодировать сообщение только определенному человеку с определенной картой сетчатки. Это сообщение не может быть декодировано кем-либо еще, если только перехватчик не угадал правильную карту или не смог прочитать сетчатку предполагаемого получателя сообщения.[43]

Ферментативная активность (квантовая биохимия)

Ферменты может использовать квантовое туннелирование переносить электроны на большие расстояния. Возможно, что четвертичная архитектура белка могла развиться для обеспечения устойчивой квантовой запутанности и когерентности.[44] В частности, они могут увеличить процент реакции, происходящей через водородный туннель.[45] Туннелирование относится к способности частицы небольшой массы преодолевать энергетические барьеры. Эта способность обусловлена ​​принципом взаимодополняемость, которые утверждают, что определенные объекты обладают парами свойств, которые нельзя измерить отдельно без изменения результата измерения. У электронов есть как волна и частица свойства, поэтому они могут проходить через физические препятствия как волна, не нарушая законов физики. Исследования показывают, что перенос электронов на большие расстояния между редокс центров через квантовое туннелирование играет важную роль в ферментативный деятельность фотосинтез и клеточное дыхание.[46][47] Например, исследования показывают, что туннелирование электронов на большие расстояния порядка 15–30 Å играет роль в окислительно-восстановительных реакциях в ферментах клеточного дыхания.[48] Без квантового туннелирования организмы не смогли бы достаточно быстро преобразовывать энергию для поддержания роста. Несмотря на то, что существуют такие большие расстояния между окислительно-восстановительными центрами внутри ферментов, электроны успешно переносятся, как правило, независимо от температуры (за исключением экстремальных условий) и в зависимости от расстояния.[45] Это предполагает способность электронов туннелировать в физиологических условиях. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, является ли это конкретное туннелирование последовательный.

Магниторецепция

Основная статья: Магниторецепция

Магниторецепция относится к способности животных ориентироваться, используя наклон магнитного поля земли.[49] Возможное объяснение магниторецепции - это запутанный механизм радикальной пары.[50][51] Механизм радикальных пар хорошо известен в спиновая химия,[52][53][54] и было предположено, что его можно применить к магниторецепции в 1978 году Шультеном и др. Соотношение между синглетными и триплетными парами изменяется из-за взаимодействия запутанных электронных пар с магнитным полем Земли.[55] В 2000 г. криптохром был предложен как «магнитная молекула», которая может содержать магниточувствительные радикальные пары. Криптохром, а флавопротеин найдено в глазах Европейские малиновки и другие виды животных, это единственный белок, который, как известно, образует фотоиндуцированные радикальные пары у животных.[49] При взаимодействии с легкими частицами криптохром проходит через редокс реакция, которая дает радикальные пары как при фото-восстановлении, так и при окислении. Функция криптохрома различна у разных видов, однако фотоиндукция радикальных пар происходит под воздействием синего света, который возбуждает электрон в хромофор.[55] Магниторецепция также возможна в темноте, поэтому механизм должен больше полагаться на пары радикалов, образующиеся во время светонезависимого окисления.

Эксперименты в лаборатории подтверждают основную теорию о том, что на электроны радикальной пары могут оказывать значительное влияние очень слабые магнитные поля, то есть просто направление слабых магнитных полей может влиять на реакционную способность радикальной пары и, следовательно, может «катализировать» образование химических продуктов. Применимо ли этот механизм к магниторецепции и / или квантовой биологии, то есть, «катализирует» ли магнитное поле Земли образование биографияхимические продукты с помощью радикальных пар, не определяется по двум причинам. Во-первых, радикальные пары могут не запутываться, ключ квант особенность механизма радикальных пар, чтобы играть роль в этих процессах. Есть запутанные и незапутанные радикальные пары. Тем не менее, исследователи обнаружили доказательства наличия парного радикального механизма магниторецепции, когда европейские малиновки, тараканы и садовые певчие птицы больше не могли ориентироваться при воздействии радиочастота что мешает магнитные поля[49] и химия радикальных пар. Чтобы эмпирически предположить участие запутывания, необходимо разработать эксперимент, который мог бы нарушить запутанные пары радикалов, не нарушая другие пары радикалов, или наоборот, что сначала необходимо продемонстрировать в лабораторных условиях, прежде чем применять к in vivo радикальные пары.

Другие биологические приложения

Другие примеры квантовых явлений в биологических системах включают преобразование химическая энергия в движение[56] и Брауновские моторы во многих клеточных процессах.[57]

Рекомендации

  1. ^ Квантовая биология. Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне, Группа теоретической и вычислительной биофизики.
  2. ^ Квантовая биология: мощные компьютерные модели раскрывают ключевой биологический механизм Science Daily Проверено 14 октября 2007 г.
  3. ^ Брукс, Дж. К. (2017). «Квантовые эффекты в биологии: золотое правило ферментов, обоняния, фотосинтеза и магнитодетекции». Труды Королевского общества А. 473 (2201): 20160822. Bibcode:2017RSPSA.47360822B. Дои:10.1098 / rspa.2016.0822. ЧВК  5454345. PMID  28588400.
  4. ^ Аль-Халили, Джим, Как квантовая биология может объяснить самые важные вопросы жизни, получено 2018-12-07
  5. ^ Маргулис, Линн; Саган, Дорион (1995). Что такое жизнь?. Беркли: Калифорнийский университет Press. п. 1.
  6. ^ Хоаким, Лейла; Фрейра, Оливаль; Эль-Хани, Шарбель (сентябрь 2015 г.). «Квантовые исследователи: Бор, Джордан и Дельбрук, занимающиеся биологией». Физика в перспективе. 17 (3): 236–250. Bibcode:2015ФП .... 17..236J. Дои:10.1007 / s00016-015-0167-7. S2CID  117722573.
  7. ^ Лоудин, П.О. (1965) Квантовая генетика и апериодическое твердое тело. Некоторые аспекты биологических проблем наследственности, мутаций, старения и опухолей с точки зрения квантовой теории молекулы ДНК. Успехи квантовой химии. Том 2. С. 213–360. Академическая пресса
  8. ^ Достал, Якуб; Манчал, Томаш; Агулис, Рамунас; Вача, Франтишек; Пшенчик, Якуб; Зигмантас, Донатас (18.07.2012). «Двумерная электронная спектроскопия обнаруживает сверхбыструю диффузию энергии в хлоросомах». Журнал Американского химического общества. 134 (28): 11611–11617. Дои:10.1021 / ja3025627. ISSN  1520-5126. PMID  22690836.
  9. ^ Engel GS, Calhoun TR, Read EL, Ahn TK, Mancal T., Cheng YC и др. (2007). «Доказательства волновой передачи энергии через квантовую когерентность в фотосинтетических системах». Природа. 446 (7137): 782–6. Bibcode:2007Натура.446..782E. Дои:10.1038 / природа05678. PMID  17429397. S2CID  13865546.
  10. ^ Коллини, Элизабетта; Вонг, Кэти Ю.; Wilk, Krystyna E .; Curmi, Paul M. G .; Брюмер, Пол; Скоулз, Грегори Д. (февраль 2010 г.). «Последовательный сбор света в фотосинтетических морских водорослях при температуре окружающей среды». Природа. 463 (7281): 644–647. Bibcode:2010Натура.463..644C. Дои:10.1038 / природа08811. ISSN  1476-4687. PMID  20130647. S2CID  4369439.
  11. ^ Р. Темпелаар; Т. Л. К. Янсен; Дж. Кнестер (2014). «Вибрационные биения скрывают доказательства электронной когерентности в светоуборочном комплексе FMO». J. Phys. Chem. B. 118 (45): 12865–12872. Дои:10.1021 / jp510074q. PMID  25321492.
  12. ^ Н. Кристенсон; Х. Ф. Кауфманн; Т. Пуллериц; Т. Манкал (2012). "Происхождение долгоживущих когерентностей в светоуборочных комплексах". J. Phys. Chem. B. 116 (25): 7449–7454. arXiv:1201.6325. Bibcode:2012arXiv1201.6325C. Дои:10.1021 / jp304649c. ЧВК  3789255. PMID  22642682.
  13. ^ В. Буткус; Д. Зигмантас; Л. Валкунас; Д. Абрамавичюс (2012). «Колебательная и электронная когерентности в двумерном спектре молекулярных систем». Chem. Phys. Латыш. 545 (30): 40–43. arXiv:1201.2753. Bibcode:2012CPL ... 545 ... 40B. Дои:10.1016 / j.cplett.2012.07.014. S2CID  96663719.
  14. ^ В. Тивари; В. К. Петерс; Д. М. Йонас (2013). «Электронный резонанс с антикоррелированными колебаниями пигмента приводит к передаче фотосинтетической энергии за пределы адиабатического каркаса». Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки. 110 (4): 1203–1208. Дои:10.1073 / pnas.1211157110. ЧВК  3557059. PMID  23267114.
  15. ^ Э. Тирхауг; К. Зидек; Дж. Досталь; Д. Бина; Д. Зигмантас (2016). «Экситонная структура и перенос энергии в комплексе Фенна-Мэтьюз-Олсон». J. Phys. Chem. Латыш. 7 (9): 1653–1660. Дои:10.1021 / acs.jpclett.6b00534. PMID  27082631.
  16. ^ Y. Fujihashi; Г. Р. Флеминг; А. Ишизаки (2015). «Влияние флуктуаций, вызванных окружающей средой, на квантово-механически смешанные электронные и колебательные состояния пигмента в фотосинтетической передаче энергии и двумерных электронных спектрах». J. Chem. Phys. 142 (21): 212403. arXiv:1505.05281. Bibcode:2015ЖЧФ.142у2403Ф. Дои:10.1063/1.4914302. PMID  26049423. S2CID  1082742.
  17. ^ а б Марэ, Адриана; Адамс, Бетони; Рингсмут, Эндрю К .; Ферретти, Марко; Грубер, Дж. Майкл; Хендрикс, Рууд; Шульд, Мария; Smith, Samuel L .; Синайский, Илья; Крюгер, Тьяарт П. Дж .; Петруччоне, Франческо (30.11.2018). «Будущее квантовой биологии». Журнал интерфейса Королевского общества. 15 (148): 20180640. Дои:10.1098 / rsif.2018.0640. ЧВК  6283985. PMID  30429265.
  18. ^ Мохсени, Масуд; Ребентрост, Патрик; Ллойд, Сет; Аспуру-Гузик, Алан (2007-11-07). «Квантовые прогулки с помощью окружающей среды в передаче фотосинтетической энергии». Журнал химической физики. 129 (17): 174106. arXiv:0805.2741. Bibcode:2008ЖЧФ.129q4106М. Дои:10.1063/1.3002335. ISSN  0021-9606. PMID  19045332. S2CID  938902.
  19. ^ Plenio, M B; Уэльга, С. Ф. (1 ноября 2008 г.). «Транспорт с помощью дефазирования: квантовые сети и биомолекулы - IOPscience». Новый журнал физики. 10 (11): 113019. arXiv:0807.4902. Bibcode:2008NJPh ... 10k3019P. Дои:10.1088/1367-2630/10/11/113019. S2CID  12172391.
  20. ^ Ллойд, Сет (2014-03-10). Оптимальный перенос энергии в фотосинтезе (Речь). От атомного к мезомасштабному: роль квантовой когерентности в системах различной сложности. Институт теоретической, атомной, молекулярной и оптической физики, Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики, Кембридж, Массачусетс. Получено 2019-09-30.
  21. ^ Ли, Ходжай (2009). «Квантовая когерентность, ускоряющая передачу фотосинтетической энергии». Сверхбыстрые явления XVI. Химическая физика. Серия Спрингера по химической физике. 92. С. 607–609. Bibcode:2009up16.book..607L. Дои:10.1007/978-3-540-95946-5_197. ISBN  978-3-540-95945-8.[постоянная мертвая ссылка ]
  22. ^ Уолшаерс, Маттиа; Фернандес-де-Коссио Диас, Хорхе; Мулет, Роберто; Бухлейтнер, Андреас (2013-10-29). «Оптимально разработанный квантовый транспорт через неупорядоченные сети». Письма с физическими проверками. 111 (18): 180601. arXiv:1207.4072. Bibcode:2013PhRvL.111r0601W. Дои:10.1103 / PhysRevLett.111.180601. PMID  24237498. S2CID  40710862.
  23. ^ Halpin, A .; Johnson, P.J.M .; Tempelaar, R .; Мерфи, R.S .; Knoester, J .; Jansen, T.L.C .; Миллер, Р.Дж. (2014). «Двумерная спектроскопия молекулярного димера раскрывает влияние вибронной связи на когерентность экситонов». Химия природы. 6 (3): 196–201. Bibcode:2014НатЧ ... 6..196Ч. Дои:10.1038 / nchem.1834. PMID  24557133.
  24. ^ Duan, H.-G .; Прохоренко, В.И .; Cogdell, R .; Ashraf, K .; Стивенс, А.Л .; Thorwart, M .; Миллер, Р.Дж. (2017). «Природа не полагается на долгоживущую электронную квантовую когерентность для передачи фотосинтетической энергии». Proc. Natl. Акад. Наука. 114 (32): 8493–8498. arXiv:1610.08425. Bibcode:2017PNAS..114.8493D. Дои:10.1073 / pnas.1702261114. ЧВК  5559008. PMID  28743751.
  25. ^ Цао, Цзяньшу; Когделл, Ричард Дж; Кокер, Дэвид Ф; Дуань, Хун-Гуан; Хауэр, Юрген; Kleinekathöfer, Ulrich; Янсен, Томас LC; Манчал, Томаш; Миллер, Р. Дж. Дуэйн; Огилви, Дженнифер П.; Прохоренко, Валентин I; Ренгер, Томас; Тан, Хау-Сян; Темпелаар, Роэль; Торварт, Майкл; Thyrhaug, Erling; Вестенхофф, Себастьян; Зигмантас, Донатас (2020). «Возвращение к квантовой биологии». Достижения науки. 6 (14): eaaz4888. Bibcode:2020SciA .... 6.4888C. Дои:10.1126 / sciadv.aaz4888. ЧВК  7124948. PMID  32284982.
  26. ^ Huelga, S. F .; Пленио, М. Б. (1 июля 2013 г.). «Колебания, кванты и биология». Современная физика. 54 (4): 181–207. arXiv:1307.3530. Bibcode:2013ConPh..54..181H. Дои:10.1080/00405000.2013.829687. ISSN  0010-7514. S2CID  15030104.
  27. ^ Де Волт, Дон; Шанс, Бриттон (1966-11-01). «Исследования фотосинтеза с использованием импульсного лазера: I. Температурная зависимость скорости окисления цитохрома в Chromatium. Доказательства туннелирования». Биофизический журнал. 6 (6): 825–847. Bibcode:1966BpJ ..... 6..825D. Дои:10.1016 / S0006-3495 (66) 86698-5. ISSN  0006-3495. ЧВК  1368046. PMID  5972381.
  28. ^ «ДНК и мутации». evolution.berkeley.edu. Получено 2018-11-05.
  29. ^ а б Трикслер, Франк (август 2013). «Квантовый туннель к происхождению и эволюции жизни». Современная органическая химия. 17 (16): 1758–1770. Дои:10.2174/13852728113179990083. ISSN  1385-2728. ЧВК  3768233. PMID  24039543.
  30. ^ Ю, Сунг-Лим; Ли, Сон Гын (март 2017 г.). «Ультрафиолетовое излучение: повреждение, восстановление ДНК и человеческие нарушения». Молекулярная и клеточная токсикология. 13 (1): 21–28. Дои:10.1007 / s13273-017-0002-0. ISSN  1738-642X. S2CID  27532980.
  31. ^ Клоппинг, Хайн Л. (май 1971 г.). «Обонятельные теории и запахи малых молекул». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии. 19 (5): 999–1004. Дои:10.1021 / jf60177a002. ISSN  0021-8561. PMID  5134656.
  32. ^ Малькольм Дайсон, Г. (1938-07-09). «Научные основы запаха». Журнал Общества химической промышленности. 57 (28): 647–651. Дои:10.1002 / jctb.5000572802. ISSN  0368-4075.
  33. ^ а б c Турин, Лука (1996). «Спектроскопический механизм первичного обонятельного приема». Химические чувства. 21 (6): 773–791. Дои:10.1093 / chemse / 21.6.773. ISSN  0379-864X. PMID  8985605.
  34. ^ Брукс, Дженнифер С. (2017-05-01). «Квантовые эффекты в биологии: золотое правило ферментов, обоняния, фотосинтеза и магнитодетекции». Proc. R. Soc. А. 473 (2201): 20160822. Bibcode:2017RSPSA.47360822B. Дои:10.1098 / rspa.2016.0822. ISSN  1364-5021. ЧВК  5454345. PMID  28588400.
  35. ^ «Форма запаха и вибрация, вероятно, приведут к удовлетворению обоняния». Получено 2018-11-08.
  36. ^ «Новое мультигенное семейство может кодировать рецепторы одоранта: молекулярная основа распознавания запаха» (PDF). 5 апреля 1991 г.. Получено 7 ноября, 2018.
  37. ^ Блок, Эрик; Батиста, Виктор С .; Мацунами, Хироаки; Чжуан, Ханьи; Ахмед, Лаки (10.05.2017). «Роль металлов в обонянии млекопитающих низкомолекулярных сероорганических соединений». Отчеты о натуральных продуктах. 34 (5): 529–557. Дои:10.1039 / c7np00016b. ISSN  0265-0568. ЧВК  5542778. PMID  28471462.
  38. ^ Келлер, Андреас; Воссхолл, Лесли Б. (21 марта 2004 г.). «Психофизический тест вибрационной теории обоняния». Природа Неврология. 7 (4): 337–338. Дои:10.1038 / nn1215. ISSN  1097-6256. PMID  15034588. S2CID  1073550.
  39. ^ Johnson, P. J. M .; Farag, M. H .; Halpin, A .; Моризуми, Т .; Прохоренко, В. И .; Knoester, J .; Jansen, T. L. C .; Эрнст, О. П .; Миллер, Р. Дж. Д. (2017). «Первичная фотохимия зрения происходит на пределе молекулярной скорости». J. Phys. Chem. B. 121 (16): 4040–4047. Дои:10.1021 / acs.jpcb.7b02329. PMID  28358485.
  40. ^ Schoenlein, R.W .; Peteanu, L.A .; Mathies, R.A .; Шэнк, К. В. (1991-10-18). «Первый шаг в видении: фемтосекундная изомеризация родопсина». Наука. 254 (5030): 412–415. Bibcode:1991Наука ... 254..412С. Дои:10.1126 / наука.1925597. ISSN  0036-8075. PMID  1925597.
  41. ^ «Человеческий глаз и отдельные фотоны». math.ucr.edu. Получено 2018-11-05.
  42. ^ Панитчаянгкун, Гитт; Хейс, Дуган; Fransted, Kelly A .; Карам, Джастин Р .; Харел, Элад; Вэнь Цзяньчжун; Бланкеншип, Роберт Э .; Энгель, Грегори С. (2017). «Квантовая биометрия с подсчетом фотонов сетчатки». Применена физическая проверка. 8 (4): 044012. arXiv:1704.04367. Bibcode:2017ПхРвП ... 8д4012Л. Дои:10.1103 / PhysRevApplied.8.044012. S2CID  119256067.
  43. ^ Новые технологии из архива arXiv. «Уникальный способ, которым ваши глаза обнаруживают фотоны, можно использовать, чтобы гарантировать вашу личность, - говорят физики». Обзор технологий MIT. Получено 2018-11-08.
  44. ^ Apte SP, Квантовая биология: использование последнего рубежа нанотехнологий с модифицированными вспомогательными веществами и пищевыми ингредиентами, J. Excipients and Food Chemicals, 5 (4), 177–183, 2014 г.
  45. ^ а б Nagel, Zachary D .; Клинман, Джудит П. (24 октября 2006 г.). «Туннелирование и динамика в переносе ферментативного гидрида». ХимИнформ. 37 (43): 3095–118. Дои:10.1002 / подбородок.200643274. ISSN  0931-7597. PMID  16895320.
  46. ^ Грей, Гарри Б.; Винклер, Джей Р. (1 августа 2003 г.). «Электронное туннелирование через белки». Ежеквартальные обзоры биофизики. 36 (3): 341–372. Дои:10.1017 / S0033583503003913. ISSN  1469-8994. PMID  15029828.
  47. ^ Nagel, Zachary D .; Клинман, Джудит П. (01.08.2006). «Туннелирование и динамика в переносе ферментативного гидрида». Химические обзоры. 106 (8): 3095–3118. Дои:10.1021 / cr050301x. ISSN  0009-2665. PMID  16895320.
  48. ^ Ламберт, Нил; Чен, Юэ-Нан; Ченг, Юань-Чунг; Ли, Че-Мин; Чен, Гуан-Инь; Нори, Франко (1 января 2013 г.). «Квантовая биология». Природа Физика. 9 (1): 10–18. Bibcode:2013НатФ ... 9 ... 10л. Дои:10.1038 / nphys2474. ISSN  1745-2473.
  49. ^ а б c Хор, П. Дж .; Моуритсен, Хенрик (5 июля 2016 г.). "Радикально-парный механизм магниторецепции". Ежегодный обзор биофизики. 45 (1): 299–344. Дои:10.1146 / annurev-biophys-032116-094545. PMID  27216936.
  50. ^ Шультен, Клаус; Свенберг, Чарльз Э .; Веллер, Альберт (1978). "Биомагнитный сенсорный механизм, основанный на модулированном магнитным полем когерентном электронном спиновом движении: Zeitschrift für Physikalische Chemie". Zeitschrift für Physikalische Chemie. 111: 1–5. Дои:10.1524 / зпч.1978.111.1.001. S2CID  124644286.
  51. ^ Коминис, И. (2015). «Механизм радикальной пары как парадигма зарождающейся науки квантовой биологии». Мод. Phys. Lett. B. 29: 1530013. arXiv:1512.00450. Bibcode:2015MPLB ... 29S0013K. Дои:10.1142 / S0217984915300136. S2CID  119276673.
  52. ^ Т., Роджерс, Кристофер (01.01.2009). «Эффекты магнитного поля в химических системах». Чистая и прикладная химия. 81 (1): 19–43. Дои:10.1351 / PAC-CON-08-10-18. ISSN  1365-3075.
  53. ^ Steiner, Ulrich E .; Ульрих, Томас (1989-01-01). «Эффекты магнитного поля в химической кинетике и родственные явления». Химические обзоры. 89 (1): 51–147. Дои:10.1021 / cr00091a003. ISSN  0009-2665.
  54. ^ Вудворд, Дж. Р. (01.09.2002). «Радикальные пары в решении». Прогресс в кинетике и механизме реакций. 27 (3): 165–207. Дои:10.3184/007967402103165388. S2CID  197049448.
  55. ^ а б Вильчко, Росвита; Ахмад, Маргарет; Нисснер, Кристина; Геринг, Деннис; Вильчко, Вольфганг (01.05.2016). «Светозависимая магниторецепция у птиц: решающий шаг происходит в темноте». Журнал Королевского общества, Интерфейс. 13 (118): 20151010. Дои:10.1098 / rsif.2015.1010. ISSN  1742-5662. ЧВК  4892254. PMID  27146685.
  56. ^ Левин, Рафаэль Д. (2005). Молекулярная динамика реакции. Издательство Кембриджского университета. стр.16–18. ISBN  978-0-521-84276-1.
  57. ^ Харальд Круг; Харальд Брун; Гюнтер Шмид; Ульрих Саймон; Виола Фогель; Даниэль Вирва; Хольгер Эрнст; Армин Грюнвальд; Вернер Грюнвальд; Генрих Хофманн (2006). Нанотехнологии: оценка и перспективы. Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. К., стр. 197–240. ISBN  978-3-540-32819-3.

внешняя ссылка