Protonlar biyoenerjetiğin temelidir. Onları biyolojik sistemlerde hareket ettirme yeteneği yaşam için gereklidir. Yeni bir çalışma Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri Proteinler gibi kiral biyolojik ortamlarda ölçüldüğünde proton transferinin ilk kez elektronların dönüşünden doğrudan etkilendiğini gösterir. Başka bir deyişle, canlı sistemlerde proton hareketi tamamen kimyasal değildir; Aynı zamanda elektron spin ve moleküler kiralite içeren kuantum işlemidir.
Kuantum işlemi, proton transferini destekleyen biyolojik ortamın küçük hareketlerini doğrudan etkiler. Bu keşif, yaşamdaki enerji ve bilgi transferinin daha önce inanılandan daha kontrollü, seçici ve potansiyel olarak ayarlanabilir olduğunu, kuantum fiziğini biyolojik kimyayla köprülemeyi ve yaşamı en derin düzeyde anlamak için yeni kapılar açtığını ve biyolojik süreçleri taklit edebilen veya kontrol edebilen teknolojiler tasarlamak için yeni kapılar açtığını göstermektedir.
Weizmann Bilim Enstitüsü’nden Prof. Ron Naaman ve Ben Gurion Üniversitesi’nden Prof. Nurit Aşkenasy ile işbirliği yapan Kudüs İbrani Üniversitesi’nden bir araştırmacı ekibi tarafından yönetilen çalışma, biyolojik sistemlerde elektron ve protonların hareketi arasında şaşırtıcı bir bağlantı ortaya koyuyor.
Naama Goren ve Prof. Yossi Paltiel, Uygulamalı Fizik Bölümü’nden ve Nano Merkezi’nden liderlik, Prof Nir Keren ve Oded Livnah ile birlikte İbrani Üniversitesi’nden Livnah, ekibin lizozim gibi bazı biyolojik kristalleri, lizikler gibi, birçok canlı organizmada bulunan bir enzin olarak adlandırılan bir enzin olarak adlandırılmadığını keşfetti – minik parçacıklar, minik parçacıkların, they olarak adlandırılmadığını, minik parçacıkların, they olarak adlandırılmadığını keşfetti. bağlantılı.
Proton taşınması, hücrelerin nasıl enerji ürettiği gibi birçok yaşam süreci için çok önemlidir. Şimdiye kadar, protonların esas olarak su molekülleri ve amino asitler arasında atlayarak hareket ettiğine inanılıyordu. Ancak yeni çalışma, bu hareketin elektronların dönüşüne de bağlı olduğunu gösteriyor – elektronların küçük mıknatıslar gibi nasıl davrandığını açıklayan kuantum bir özellik.
Araştırmacılar, lizozim kristallerine spesifik bir spin ile elektron enjekte ettiklerinde, protonların malzemeden ne kadar kolay hareket edebileceğini önemli ölçüde değiştirdiğini gösterdiler.
Ters spinli elektronlar enjekte edildiğinde, proton hareketi belirgin bir şekilde engellendi. Bu etki, elektron spin ve proton hareketliliği arasındaki bağlantıya aracılık eden kiral fononların – kristal kafesdeki vibrasyonlar – uyarılmasıyla bağlantılıdır.
Bu keşif, kiral (veya “elle”) moleküllerin – belirli bir bükülme veya şekle sahip moleküllerin – elektron spinleri ile farklı etkileşime girdiğini açıklayan kiral kaynaklı spin seçiciliği (CISS) etkisi olarak bilinen bir fenomene bağlıdır.
Goren, “Bulgularımız, protonların biyolojik sistemlerde hareket etme şeklinin sadece kimya ile ilgili olmadığını gösteriyor – aynı zamanda kuantum fiziği ile ilgili.” Dedi. Diyerek şöyle devam etti: “Bu, bilginin ve enerjinin canlılara nasıl aktarıldığını anlamak için yeni kapılar açıyor.”
Paltiel, “Elektron spin ve proton hareketi arasındaki bu bağlantı, biyolojik süreçleri taklit eden yeni teknolojilere ve hatta hücreler içindeki bilgi aktarımını kontrol etmenin yeni yollarına yol açabilir.”
Kuantum fiziği ve biyokimya dünyalarını köprüleyerek, İbrani Üniversitesi ekibinin araştırması, yaşamın iç işleyişine yeni bir bakış açısı sunar ve tıp, enerji ve nanoteknolojideki yeniliklerin yolunu açabilir.
