新研究：生物体系中的质子转移受量子力学影响

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xinwen.mobi 发表于 2025-5-18 10:17:23 | 显示全部楼层 |阅读模式

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以色列耶路撒冷希伯来大学领衔的研究团队近日在美国《国家科学院学报》上发表论文称，他们发现生物体系中至关重要的质子转移过程不仅受到化学因素影响，还受到电子自旋这一量子特性的显著作用。研究过程研究人员将具有特定自旋方向的电子注入溶菌酶晶体，并观察质子在溶菌酶晶体中运动的变化。研究结果向溶菌酶晶体中注入特定自旋方向的电子会显著降低其中质子的迁移率。这直接证实了在具有单一手性结构的生物系统中，电子自旋与质子转移之间存在耦合关系，挑战了长期以来将质子转移视为纯粹化学过程的传统观点。相关机制这种现象源于手性诱导自旋选择性（CISS）效应，该效应揭示了手性分子如何根据其自旋与电子发生不同的相互作用。在实验中，手性声子的激发，即晶体结构中的微小振动，起到了桥梁的作用，调解了电子自旋和质子迁移率之间的相互作用。研究意义为理解生命过程提供新视角：该发现意味着生命体系中的能量与信息传递可能比先前认为的更具选择性和可控性，质子在生物体系中的运动不仅仅是化学过程，还与量子物理学有关，为理解细胞内能量和信息传递提供了新的物理视角。推动学科融合：进一步印证了生命现象中蕴含量子机制的可能性，为量子物理学与生物化学的融合研究提供了重要例证。助力仿生技术开发：这一耦合机制有助于开发控制细胞内信息传递等用途的新型仿生技术。不过，该实验是在实验室条件下在纯化的溶菌酶晶体中进行的，尚不清楚观察到的现象如何在活细胞内的复杂环境中发挥作用。

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