Мултиквантови солитони на Давидов в протеините

• 

Детайли

Категория: Новини

Публикувана на Четвъртък, 03 Февруари 2022 22:00

Написана от Danko Georgiev

Посещения: 727

Протеините поддържат живите системи в подредено състояние далеч от равновесието. За да се подхранват биопроцесите обаче, енергията в живите системи трябва да се пренася в минимални количества, тъй като по-високият интензитет е пагубен за крехките и деликатни биоструктури. Въпреки че поведението на всички молекули се описва фундаментално от квантовата механика, високоефективното използване на единични енергийни кванти от протеините предполага, че характерни квантови ефекти са абсолютно необходими за правилното описание и разбиране на живота.

В новата ни статия, публикувана в Advances in Quantum Chemistry, ние анализирахме системата от обобщени уравнения на Давидов, които управляват квантовата динамика на множество кванти на амид I екситони, разпространяващи се по протежение на водород-свързаните пептидни групи в протеиновите α-спирали. Компютърните симулации потвърдиха генерирането на движещи се солитони на Давидов чрез приложени импулси на амид I енергия върху протеинови α-спирали с различна дължина. Стабилността и подвижността на тези солитони зависят от еднородността на дипол-диполното свързване между амид I осцилаторите и изотропията на взаимодействието между екситони и фонони. Солитоните на Давидов също така бяха в състояние да тунелират квантово през масивни бариери или да интерферират квантово на местата на сблъсък. Тези изчислителни резултати доказват нетривиалната роля на квантовите ефекти в биологичните системи, която е извън механистичната подкрепа на ковалентните връзки като свързващи агенти на макромолекулните структури. Квантовото тунелиране и интерференция на солитони на Давидов осигуряват каталитично активните макромолекулярни протеинови комплекси с физически механизъм, позволяващ високоефективен транспорт, доставка и използване на свободната енергия. Наличието на биологичен порядък е от съществено значение за съществуването на описаните квантови явления и е в състояние да очертае квантовите граници на живота.