Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Квантовая биология - это исследование приложений квантовой механики и теоретической химии к биологическим объектам и проблемам. Многие биологические процессы включают преобразование энергии в формы, которые можно использовать для химических превращений и которые являются квантово-механическими по своей природе. Такие процессы включают химические реакции , поглощение света , образование возбужденных электронных состояний , передачу энергии возбуждения и перенос электронов и протонов ( ионов 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], которые можно объяснить, сведя биологический процесс к фундаментальной физике , хотя эти эффекты трудно изучать и могут быть спекулятивными. [4]

История [ править ]

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. Считалось, что квантовая биология может сыграть решающую роль в будущем медицинского мира. [5] Ранние пионеры квантовой физики увидели применение квантовой механики в биологических проблемах. Книга Эрвина Шредингера 1944 года « Что такое жизнь?» обсуждали приложения квантовой механики в биологии. [6] Шредингер представил идею «апериодического кристалла», который содержит генетическую информацию в своей конфигурации ковалентных химических связей.. Он также предположил, что мутации вводятся "квантовыми скачками". Другие пионеры Нильс Бор , Паскуаль Джордан и Макс Дельбрук утверждали, что квантовая идея дополнительности является фундаментальной для наук о жизни. [7] В 1963 году Пер-Олов Левдин опубликовал туннелирование протонов как еще один механизм мутации ДНК . В своей статье он заявил, что существует новая область исследований под названием «квантовая биология». [8]

Приложения [ править ]

Фотосинтез [ править ]

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 электронного возбуждения в антеннах. Эти антенны различаются у разных организмов. Например, бактерии используют кольцевидные антенны, а растения используют пигменты хлорофилла для поглощения фотонов. Фотосинтез создает экситоны Френкеля , которые обеспечивают разделение заряда, который клетки преобразуют в полезную химическую энергию. Энергия, собранная в местах реакции, должна передаваться быстро, прежде чем она будет потеряна из-за флуоресценции или теплового колебательного движения.

Различные структуры, такие как комплекс FMO у зеленых серных бактерий, ответственны за передачу энергии от антенн к месту реакции. Исследования поглощения и переноса электронов с помощью Фурье-спектроскопии показывают эффективность выше 99% [9], которую нельзя объяснить классическими механическими моделями, такими как модель диффузии . 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 была идентифицирована [10] при –196 ° C (77 K). 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 фотосинтетических криптофитных водорослях с использованием двумерной фотонной эхо-спектроскопии, дали дополнительное подтверждение долговременной квантовой когерентности. [11]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. [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18]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 как из-за квантовой когерентности, так и из-за теплового окружения, а перейдет к месту реакции посредством квантовых блужданий . [19] [20] [21] Другое предположение состоит в том, что скорость квантовой когерентности и туннелирование электронов создают сток энергии, который быстро перемещает электрон к месту реакции. [22] В другой работе было высказано предположение, что геометрические симметрии в комплексе могут способствовать эффективной передаче энергии к реакционному центру, отражая идеальный перенос состояния в квантовых сетях. [23]Более того, эксперименты с искусственными молекулами красителей ставят под сомнение интерпретацию того, что квантовые эффекты длятся дольше ста фемтосекунд. [24]

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. [25] 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. [26] 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. [27]

Другой процесс фотосинтеза, который имеет почти 100% эффективность, - это перенос заряда , что снова указывает на то, что здесь задействованы квантово-механические явления. [18] В 1966 году исследование фотосинтезирующих бактерий Chromatium показало, что при температурах ниже 100 К окисление цитохрома не зависит от температуры, медленно (порядка миллисекунд) и имеет очень низкую энергию активации. Авторы, Дон ДеВолт и Бриттон Чейз, постулировали, что эти характеристики переноса электронов указывают на квантовое туннелирование , при котором электроны проникают через потенциальный барьер, несмотря на то, что обладают меньшей энергией, чем это обычно необходимо. [28]

Мутация ДНК [ править ]

Дезоксирибонуклеиновая кислота, ДНК , действует как инструкции по производству белков по всему телу. Он состоит из 4 нуклеотидов гуанина, тимина, цитозина и аденина. [29] 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 мутации ДНК, объясняется в модели мутации ДНК Лоудина. [30] В этой модели нуклеотид может изменять свою форму в процессе квантового туннелирования . 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 нити ДНК в пиримидинах и заставлять их связываться сами с собой, создавая димер. [31]

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 , флавинадениндинуклеотидом, при этом 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 посредством туннелирования электрона от FADH к димеру.. 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. [30]

Вибрационная теория обоняния [ править ]

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 запаха все еще находится под вопросом. Одна теория, названная « теорией обоняния », предполагает, что определенные обонятельные рецепторы запускаются определенными формами химических веществ, и эти рецепторы посылают в мозг определенное сообщение. [32] Другая теория (основанная на квантовых явлениях) предполагает, что обонятельные рецепторы улавливают вибрацию молекул, которые достигают их, а «запах» возникает из-за различных частот колебаний, эту теорию удачно называют «теорией вибрации обоняния».

Теория колебаний обоняния , созданная в 1938 году Malcolm Dyson [33] , но активизировали Лука Турин в 1996 году, [34] предполагает , что механизм обоняния связано с G-белковых рецепторов , которые обнаруживают молекулярные вибрации из - за рассеяния электронов туннелирование, туннелирование, при котором электрон теряет энергию, через молекулы. [34] В этом процессе молекула заполняет сайт связывания G-белком.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. [34] [35]

Хотя теория вибрации имеет некоторые экспериментальные доказательства концепции, [36] [37] в экспериментах было получено множество спорных результатов. В некоторых экспериментах животные способны различать запахи между молекулами с разной частотой и одинаковой структурой [38], в то время как другие эксперименты показывают, что люди не осознают различие запахов из-за различных молекулярных частот. [39] Однако это не было опровергнуто, и даже было показано, что он влияет на обоняние других животных, кроме людей, таких как мухи, пчелы и рыбы. [ необходима цитата ]

Видение [ править ]

Основная статья: Визуальная фототрансдукция

Зрение полагается на квантованную энергию для преобразования световых сигналов в потенциал действия в процессе, называемом фототрансдукцией . При фототрансдукции фотон взаимодействует с хромофором светового рецептора. Хромофор поглощает фотон и подвергается фотоизомеризации . Это изменение структуры вызывает изменение структуры фоторецептора, и результирующие пути передачи сигнала приводят к визуальному сигналу. Однако реакция фотоизомеризации происходит быстрыми темпами, в рамках 200 фемтосекунд , [40] с высоким выходом. Модели предполагают использование квантовых эффектов для формирования основного и возбужденного состояний.потенциалы для достижения этой эффективности. [41]

Значение квантового зрения [ править ]

Эксперименты показали, что сенсоры на сетчатке глаза человека достаточно чувствительны, чтобы обнаружить одиночный фотон. [42] Обнаружение одного фотона может привести к появлению множества различных технологий. Одно из направлений развития - квантовая связь и криптография . Идея состоит в том, чтобы использовать биометрическую систему для измерения глаза, используя только небольшое количество точек на сетчатке со случайными вспышками фотонов, которые «читают» сетчатку и идентифицируют человека. [43]Эта биометрическая система позволит декодировать сообщение только определенному человеку с определенной картой сетчатки. Это сообщение не может быть декодировано кем-либо еще, если перехватчик не угадал правильную карту или не смог прочитать сетчатку глаза предполагаемого получателя сообщения. [44]

Ферментативная активность (квантовая биохимия) [ править ]

Ферменты могут использовать квантовое туннелирование для переноса электронов на большие расстояния. Возможно, что четвертичная архитектура белка могла развиться для обеспечения устойчивой квантовой запутанности и когерентности. [45] Более конкретно, они могут увеличить процент реакции, происходящей через водородный туннель. [46] Туннелирование относится к способности частицы небольшой массы преодолевать энергетические барьеры. Эта способность обусловлена ​​принципом дополнительности , согласно которому определенные объекты обладают парами свойств, которые нельзя измерить по отдельности без изменения результата измерения. У электронов есть и волна, и частицасвойства, поэтому они могут проходить через физические препятствия как волна, не нарушая законов физики. Исследования показывают, что перенос электронов на большие расстояния между окислительно-восстановительными центрами посредством квантового туннелирования играет важную роль в ферментативной активности фотосинтеза и клеточного дыхания . [47] [48] Например, исследования показывают, что туннелирование электронов на большие расстояния порядка 15–30 Å играет роль в окислительно-восстановительных реакциях в ферментах клеточного дыхания. [49]Без квантового туннелирования организмы не смогли бы достаточно быстро преобразовывать энергию для поддержания роста. Несмотря на то, что между окислительно-восстановительными центрами внутри ферментов существует такое большое разделение, электроны успешно переносятся, как правило, независимо от температуры (помимо экстремальных условий) и в зависимости от расстояния. [46] Это предполагает способность электронов туннелировать в физиологических условиях. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, является ли это конкретное туннелирование последовательным .

Магниторецепция [ править ]

Основная статья: Магниторецепция

Магниторецепция относится к способности животных ориентироваться, используя наклон магнитного поля земли. [50] Возможное объяснение магниторецепции - механизм запутанной пары радикалов . [51] [52] Механизм радикальных пар хорошо известен в спиновой химии , [53] [54] [55] и, как предполагалось, применим к магниторецепции в 1978 году Шультеном и др. Соотношение между синглетными и триплетными парами изменяется при взаимодействии запутанных электронных пар с магнитным полем Земли. [56] В 2000 г. криптохромбыл предложен как «магнитная молекула», которая может содержать магниточувствительные радикальные пары. Криптохром, флавопротеин, обнаруживаемый в глазах европейских малиновок и других видов животных, является единственным белком, который, как известно, образует фотоиндуцированные радикальные пары у животных. [50] Когда он взаимодействует с легкими частицами, криптохром проходит окислительно-восстановительную реакцию, которая дает радикальные пары как во время фото-восстановления, так и при окислении. Функция криптохрома различна у разных видов, однако фотоиндукция радикальных пар происходит под воздействием синего света, который возбуждает электрон в хромофоре . [56] 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 только 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 биохимических продуктов с помощью радикальных пар, не определено по двум причинам. Во-первых, радикальные пары могут не запутываться, ключевой квантовыйособенность механизма радикальных пар, чтобы играть роль в этих процессах. Есть запутанные и незапутанные радикальные пары. Тем не менее, исследователи нашли доказательства парного радикального механизма магниторецепции, когда европейские малиновки, тараканы и садовые певчие птицы больше не могли ориентироваться при воздействии радиочастоты, которая препятствует магнитным полям [50] и химии 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 [ править ]

Другие примеры квантовых явлений в биологических системах включают преобразование химической энергии в движение [57] и броуновские двигатели во многих клеточных процессах. [58]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Квантовая биология . Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне, Группа теоретической и вычислительной биофизики.
  2. ^ Квантовая биология: мощные компьютерные модели раскрывают ключевой биологический механизм, полученный наукой ежедневно, 14 октября 2007 г.
  3. ^ Брукс, JC (2017). «Квантовые эффекты в биологии: золотое правило ферментов, обоняния, фотосинтеза и магнитодетекции» . Труды Королевского общества А . 473 (2201): 20160822. Bibcode : 2017RSPSA.47360822B . DOI : 10,1098 / rspa.2016.0822 . PMC  5454345 . PMID  28588400 .
  4. ↑ Аль-Халили, Джим, Как квантовая биология может объяснить самые важные вопросы жизни , получено 07 декабря 2018 г.
  5. ^ Го, Бей Хинг; Тонг, Энг Сян; Пушпараджа, Прийя (2020). «Квантовая биология: есть ли в квантовой физике ключ к революции в медицине?» . Прогресс в открытии лекарств и биомедицинской науке . 3 . DOI : 10,36877 / pddbs.a0000130 .
  6. ^ Маргулис, Линн; Саган, Дорион (1995). Что такое жизнь? . Беркли: Калифорнийский университет Press. п. 1.
  7. ^ 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 : 2015PhP .... 17..236J . DOI : 10.1007 / s00016-015-0167-7 . S2CID 117722573 . 
  8. ^ Lowdin, PO (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
  9. ^ Досталь, 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. DOI : 10.1021 / ja3025627 . ISSN 1520-5126 . PMID 22690836 .  
  10. ^ 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 : 2007Natur.446..782E . DOI : 10,1038 / природа05678 . PMID 17429397 . S2CID 13865546 .  
  11. ^ Коллини, Элизабетта; Вонг, Кэти Ю.; Wilk, Krystyna E .; Курми, Пол MG; Брюмер, Пол; Скоулз, Грегори Д. (февраль 2010 г.). «Последовательный сбор света в фотосинтезирующих морских водорослях при температуре окружающей среды» . Природа . 463 (7281): 644–647. Bibcode : 2010Natur.463..644C . DOI : 10,1038 / природа08811 . ISSN 1476-4687 . PMID 20130647 . S2CID 4369439 .   
  12. ^ Р. Темпелаар; TLC Jansen; Дж. Кнестер (2014). «Вибрационные биения скрывают доказательства электронной когерентности в светоуборочном комплексе FMO». J. Phys. Chem. B . 118 (45): 12865–12872. DOI : 10.1021 / jp510074q . PMID 25321492 . 
  13. ^ Н. Кристенсон; HF Kauffmann; 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 . DOI : 10.1021 / jp304649c . PMC 3789255 . PMID 22642682 .  
  14. ↑ В. Буткус; Д. Зигмантас; Л. Валкунас; Д. Абрамавичюс (2012). «Колебательная и электронная когерентности в двумерном спектре молекулярных систем». Chem. Phys. Lett . 545 (30): 40–43. arXiv : 1201,2753 . Bibcode : 2012CPL ... 545 ... 40В . DOI : 10.1016 / j.cplett.2012.07.014 . S2CID 96663719 . 
  15. ^ В. Тивари; WK Peters; DM Jonas (2013). «Электронный резонанс с антикоррелированными колебаниями пигмента приводит к передаче фотосинтетической энергии за пределы адиабатического каркаса» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 110 (4): 1203–1208. DOI : 10.1073 / pnas.1211157110 . PMC 3557059 . PMID 23267114 .  
  16. ^ Э. Тирхауг; К. Зидек; Дж. Досталь; Д. Бина; Д. Зигмантас (2016). «Экситонная структура и перенос энергии в комплексе Фенна-Мэтьюз-Олсон». J. Phys. Chem. Lett . 7 (9): 1653–1660. DOI : 10.1021 / acs.jpclett.6b00534 . PMID 27082631 . 
  17. ^ 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 : 2015JChPh.142u2403F . DOI : 10.1063 / 1.4914302 . PMID 26049423 . S2CID 1082742 .  
  18. ^ a b 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. DOI : 10.1098 / rsif.2018.0640 . PMC 6283985 . PMID 30429265 .  
  19. ^ 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 : 2008JChPh.129q4106M . DOI : 10.1063 / 1.3002335 . ISSN 0021-9606 . PMID 19045332 . S2CID 938902 .   
  20. ^ Пленио, МБ; Уэльга, Сан-Франциско (01.11.2008). «Транспорт с помощью дефазирования: квантовые сети и биомолекулы - IOPscience». Новый журнал физики . 10 (11): 113019. arXiv : 0807.4902 . Bibcode : 2008NJPh ... 10k3019P . DOI : 10.1088 / 10 1367-2630 / / 11/113019 . S2CID 12172391 . 
  21. ^ 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-Смитсоновского центра астрофизики, Кембридж, Массачусетс . Проверено 30 сентября 2019 .
  22. ^ Ли, Hohjai (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 . DOI : 10.1007 / 978-3-540-95946-5_197 . ISBN 978-3-540-95945-8.[ постоянная мертвая ссылка ]
  23. ^ Уолшаерс, Маттиа; Фернандес-де-Коссио Диас, Хорхе; Мулет, Роберто; Бухлейтнер, Андреас (2013-10-29). «Оптимально разработанный квантовый транспорт через неупорядоченные сети». Письма с физическим обзором . 111 (18): 180601. arXiv : 1207.4072 . Bibcode : 2013PhRvL.111r0601W . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.111.180601 . PMID 24237498 . S2CID 40710862 .  
  24. ^ Halpin, A .; Джонсон, PJM; Tempelaar, R .; Мерфи, RS; Knoester, J .; Jansen, TLC; Миллер, RJD (2014). «Двумерная спектроскопия молекулярного димера раскрывает влияние вибронной связи на когерентность экситонов». Химия природы . 6 (3): 196–201. Bibcode : 2014NatCh ... 6..196H . DOI : 10.1038 / nchem.1834 . PMID 24557133 . 
  25. ^ Дуань, Х.-Г .; Прохоренко В.И.; Cogdell, R .; Ashraf, K .; Стивенс, AL; Thorwart, M .; Миллер, RJD (2017). «Природа не полагается на долгоживущую электронную квантовую когерентность для передачи фотосинтетической энергии» . Proc. Natl. Акад. Sci . 114 (32): 8493–8498. arXiv : 1610.08425 . Bibcode : 2017PNAS..114.8493D . DOI : 10.1073 / pnas.1702261114 . PMC 5559008 . PMID 28743751 .  
  26. ^ 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» . Успехи науки . 6 (14): eaaz4888. Bibcode : 2020SciA .... 6.4888C . DOI : 10.1126 / sciadv.aaz4888 . PMC 7124948 . PMID 32284982 .  
  27. ^ Huelga, SF; Пленио, МБ (01.07.2013). «Колебания, кванты и биология» . Современная физика . 54 (4): 181–207. arXiv : 1307.3530 . Bibcode : 2013ConPh..54..181H . DOI : 10.1080 / 00405000.2013.829687 . ISSN 0010-7514 . S2CID 15030104 .  
  28. ^ 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 . DOI : 10.1016 / S0006-3495 (66) 86698-5 . ISSN 0006-3495 . PMC 1368046 . PMID 5972381 .   
  29. ^ «ДНК и мутации» . evolution.berkeley.edu . Проверено 5 ноября 2018 .
  30. ^ a b Трикслер, Фрэнк (август 2013 г.). «Квантовый туннель к происхождению и эволюции жизни» . Современная органическая химия . 17 (16): 1758–1770. DOI : 10.2174 / 13852728113179990083 . ISSN 1385-2728 . PMC 3768233 . PMID 24039543 .   
  31. ^ 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. DOI : 10.1007 / s13273-017-0002-0 . ISSN 1738-642X . S2CID 27532980 .  
  32. ^ Klopping, Hein L. (май 1971). «Обонятельные теории и запахи малых молекул». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 19 (5): 999–1004. DOI : 10.1021 / jf60177a002 . ISSN 0021-8561 . PMID 5134656 .  
  33. ^ Малькольм Дайсон, Г. (1938-07-09). «Научные основы запаха». Журнал Общества химической промышленности . 57 (28): 647–651. DOI : 10.1002 / jctb.5000572802 . ISSN 0368-4075 . 
  34. ^ a b c Турин, Лука (1996). «Спектроскопический механизм первичного обонятельного приема» . Химические чувства . 21 (6): 773–791. DOI : 10.1093 / chemse / 21.6.773 . ISSN 0379-864X . PMID 8985605 .  
  35. ^ Brookes, Дженнифер С. (2017-05-01). «Квантовые эффекты в биологии: золотое правило ферментов, обоняния, фотосинтеза и магнитодетекции» . Proc. R. Soc. . 473 (2201): 20160822. Bibcode : 2017RSPSA.47360822B . DOI : 10,1098 / rspa.2016.0822 . ISSN 1364-5021 . PMC 5454345 . PMID 28588400 .   
  36. ^ "Форма запаха и вибрация, вероятно, приведут к удовлетворению обоняния" . Проверено 8 ноября 2018 .
  37. ^ «Новое мультигенное семейство может кодировать рецепторы запаха: молекулярная основа для распознавания запаха» (PDF) . 5 апреля 1991 . Проверено 7 ноября 2018 года .
  38. ^ 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. DOI : 10.1039 / c7np00016b . ISSN 0265-0568 . PMC 5542778 . PMID 28471462 .   
  39. ^ Келлер, Андреас; Воссхолл, Лесли Б. (21 марта 2004 г.). «Психофизический тест вибрационной теории обоняния». Природа Неврологии . 7 (4): 337–338. DOI : 10.1038 / nn1215 . ISSN 1097-6256 . PMID 15034588 . S2CID 1073550 .   
  40. ^ Джонсон, PJM; Farag, MH; Halpin, A .; Моризуми, Т .; Прохоренко В.И.; Knoester, J .; Jansen, TLC; Эрнст, ОП; Миллер, RJD (2017). «Первичная фотохимия зрения происходит на пределе молекулярной скорости». J. Phys. Chem. B . 121 (16): 4040–4047. DOI : 10.1021 / acs.jpcb.7b02329 . PMID 28358485 . 
  41. ^ Schoenlein, RW; Peteanu, LA; Мэтис, РА; Шэнк, CV (1991-10-18). «Первый шаг в видении: фемтосекундная изомеризация родопсина». Наука . 254 (5030): 412–415. Bibcode : 1991Sci ... 254..412S . DOI : 10.1126 / science.1925597 . ISSN 0036-8075 . PMID 1925597 .  
  42. ^ "Человеческий глаз и отдельные фотоны" . math.ucr.edu . Проверено 5 ноября 2018 .
  43. ^ Panitchayangkoon, Gitt; 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 : 2017PhRvP ... 8d4012L . DOI : 10.1103 / PhysRevApplied.8.044012 . S2CID 119256067 . 
  44. ^ Новые технологии из архива arXiv. «Уникальный способ, которым ваши глаза обнаруживают фотоны, можно использовать, чтобы гарантировать вашу личность, - говорят физики» . Обзор технологий MIT . Проверено 8 ноября 2018 .
  45. ^ Apte SP, Квантовая биология: Использование последнего рубежа нанотехнологий с модифицированными наполнителями и пищевыми ингредиентами , J. Excipients and Food Chemicals, 5 (4), 177–183, 2014
  46. ^ a b Nagel, Zachary D .; Клинман, Джудит П. (24 октября 2006 г.). «Туннелирование и динамика в переносе ферментативного гидрида». ХимИнформ . 37 (43): 3095–118. DOI : 10.1002 / chin.200643274 . ISSN 0931-7597 . PMID 16895320 .  
  47. ^ Грей, Гарри Б .; Винклер, Джей Р. (1 августа 2003 г.). «Электронное туннелирование через белки». Ежеквартальные обзоры биофизики . 36 (3): 341–372. DOI : 10.1017 / S0033583503003913 . ISSN 1469-8994 . PMID 15029828 .  
  48. ^ Nagel, Zachary D .; Клинман, Джудит П. (01.08.2006). «Туннелирование и динамика в переносе ферментативного гидрида». Химические обзоры . 106 (8): 3095–3118. DOI : 10.1021 / cr050301x . ISSN 0009-2665 . PMID 16895320 .  
  49. ^ Ламберт, Нил; Чен, Юэ-Нан; Ченг, Юань-Чунг; Ли, Че-Мин; Чен, Гуан-Инь; Нори, Франко (1 января 2013 г.). «Квантовая биология». Физика природы . 9 (1): 10–18. Bibcode : 2013NatPh ... 9 ... 10л . DOI : 10.1038 / nphys2474 . ISSN 1745-2473 . 
  50. ^ a b c Hore, PJ; Моуритсен, Хенрик (5 июля 2016 г.). «Радикально-парный механизм магниторецепции» . Ежегодный обзор биофизики . 45 (1): 299–344. DOI : 10,1146 / annurev-Biophys-032116-094545 . PMID 27216936 . 
  51. ^ 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. DOI : 10.1524 / zpch.1978.111.1.001 . S2CID 124644286 . 
  52. ^ Kominis, IK (2015). «Механизм радикальной пары как парадигма развивающейся науки квантовой биологии». Мод. Phys. Lett. B . 29 : 1530013. arXiv : 1512.00450 . Bibcode : 2015MPLB ... 29S0013K . DOI : 10.1142 / S0217984915300136 . S2CID 119276673 . 
  53. ^ Т., Роджерс, Кристофер (01.01.2009). «Эффекты магнитного поля в химических системах» . Чистая и прикладная химия . 81 (1): 19–43. DOI : 10.1351 / PAC-CON-08-10-18 . ISSN 1365-3075 . 
  54. ^ Steiner, Ulrich E .; Ульрих, Томас (1989-01-01). «Эффекты магнитного поля в химической кинетике и родственные явления» . Химические обзоры . 89 (1): 51–147. DOI : 10.1021 / cr00091a003 . ISSN 0009-2665 . 
  55. ^ Woodward, JR (2002-09-01). «Радикальные пары в решении». Прогресс в кинетике и механизме реакций . 27 (3): 165–207. DOI : 10.3184 / 007967402103165388 . S2CID 197049448 . 
  56. ^ a b 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. DOI : 10.1098 / rsif.2015.1010 . ISSN 1742-5662 . PMC 4892254 . PMID 27146685 .   
  57. ^ Левин, Рафаэль Д. (2005). Динамика молекулярных реакций . Издательство Кембриджского университета. С.  16–18 . ISBN 978-0-521-84276-1.
  58. ^ 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.

Внешние ссылки [ править ]

  • Филип Болл (2015). «Квантовая биология: введение». Королевский институт
  • Квантовая биология и скрытая природа природы, Всемирный фестиваль науки 2012 г., видео с подиумной дискуссии
  • Семинар по квантовой биологии, сентябрь 2012 г., Университет Суррея, Великобритания - видеоролики пленарных докладов и интервью с участниками