Biologia quântica

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Saltar para a navegação Saltar para a pesquisa

A biologia quântica refere-se às aplicações da mecânica quântica e da química teórica aos objetos e problemas biológicos.[1] Muitos processos biológicos envolvem a conversão de energia em formas que são utilizáveis para transformações químicas e são de natureza mecânica quântica. Tais processos envolvem reações químicas, absorção de luz, formação de estados eletrônicos excitados, transferência de energia de excitação e transferência de elétrons e prótons (íons de hidrogênio) em processos químicos, como fotossíntese, olfação e respiração celular.[2]

História[editar | editar código-fonte]

A biologia quântica é um campo emergente; A maior parte da pesquisa atual é teórica e sujeita a questões que exigem maior experimentação. Embora o campo tenha recebido recentemente apenas um influxo de atenção, ele foi conceituado por físicos durante todo o século XX.[3] Os primeiros pioneiros da física quântica viram aplicações da mecânica quântica em problemas biológicos. O livro de 1944 de Erwin Schrödinger, What is Life?, discutiu aplicações da mecânica quântica em biologia.[4]

Aplicações[editar | editar código-fonte]

Fotossíntese[editar | editar código-fonte]

Organismos que sofrem fotossíntese inicialmente absorvem energia luminosa através do processo de excitação eletrônica em uma antena.[5] Esta antena varia entre organismos. Bactérias podem usar estruturas semelhantes a anéis como antenas, enquanto plantas e outros organismos usam pigmentos de clorofila para absorver fótons. Essa excitação eletrônica cria uma separação de carga em um local de reação que é posteriormente convertido em energia química para a célula a ser usada. No entanto, essa excitação eletrônica deve ser transferida de maneira eficiente e oportuna, antes que a energia seja perdida em fluorescência ou em movimento vibracional térmico.[6]

Mutação do DNA[editar | editar código-fonte]

O ácido desoxirribonucleico, DNA, atua como instruções para a produção de proteínas em todo o corpo. Consiste de 4 nucleotídeos guanina, timina, citosina e adenina.[7] A ordem desses nucleotídeos dá a “receita” para as diferentes proteínas.[8]

Outras aplicações biológicas[editar | editar código-fonte]

Outros exemplos de fenômenos quânticos em sistemas biológicos incluem a conversão de energia química em movimento[9] e motores brownianos em muitos processos celulares.[10]

Referências

  1. Quantum Biology. University of Illinois at Urbana-Champaign, Theoretical and Computational Biophysics Group.
  2. Brookes, J. C. (2017). «Quantum effects in biology: golden rule in enzymes, olfaction, photosynthesis and magnetodetection». Proceedings of the Royal Society A. 473 (2201): 20160822. Bibcode:2017RSPSA.47360822B. PMC 5454345Acessível livremente. PMID 28588400. doi:10.1098/rspa.2016.0822 
  3. Joaquim, Leyla; Freira, Olival; El-Hani, Charbel (September 2015). «Quantum Explorers: Bohr, Jordan, and Delbruck Venturing into Biology». Physics in Perspective. 17 (3): 236–250. Bibcode:2015PhP....17..236J. doi:10.1007/s00016-015-0167-7  Verifique data em: |data= (ajuda)
  4. Margulis, Lynn; Sagan, Dorion (1995). What Is Life?. Berkeley: University of California Press. p. 1 
  5. Dostál, Jakub; Mančal, Tomáš; Augulis, Ramūnas; Vácha, František; Pšenčík, Jakub; Zigmantas, Donatas (18 de julho de 2012). «Two-dimensional electronic spectroscopy reveals ultrafast energy diffusion in chlorosomes». Journal of the American Chemical Society. 134 (28): 11611–11617. ISSN 1520-5126. PMID 22690836. doi:10.1021/ja3025627 
  6. Engel GS, Calhoun TR, Read EL, Ahn TK, Mancal T, Cheng YC, et al. (2007). «Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in photosynthetic systems.». Nature. 446 (7137): 782–6. Bibcode:2007Natur.446..782E. PMID 17429397. doi:10.1038/nature05678 
  7. «DNA and Mutations». evolution.berkeley.edu. Consultado em 5 de novembro de 2018 
  8. Trixler, Frank (August 2013). «Quantum Tunnelling to the Origin and Evolution of Life». Current Organic Chemistry. 17 (16): 1758–1770. ISSN 1385-2728. PMC 3768233Acessível livremente. PMID 24039543. doi:10.2174/13852728113179990083  Verifique data em: |data= (ajuda)
  9. Levine, Raphael D. (2005). Molecular Reaction Dynamics. [S.l.]: Cambridge University Press. pp. 16–18. ISBN 978-0-521-84276-1 
  10. Harald Krug; Harald Brune; Gunter Schmid; Ulrich Simon; Viola Vogel; Daniel Wyrwa; Holger Ernst; Armin Grunwald; Werner Grunwald; Heinrich Hofmann (2006). Nanotechnology: Assessment and Perspectives. [S.l.]: Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K. pp. 197–240. ISBN 978-3-540-32819-3