たのしい演劇

俳優の錬金術　量子生物学Quantum biology 09


『光というのも面白い存在で、私たちが見ているものは、結局は光だ。
その物自体を見ているようで、本当のところは、物が反射する光を見ている。』
　　　　　　　（文系でもよくわかる　世界の仕組みを物理学で知る「はじめに」 より ）

視覚(visual perception)とは
　網膜/retinal,vitamin Aアルデヒド(aldehyde,有機化合物) が受けた光子photonの
電気信号electrical signalへの生物学的変換biological conversion


「異性化酵素isomerase」は
分子moleculeをある異性体isomerから別の異性体に変換する一般的酵素enzyme

自然界における各異性体の出現率は
　異性化エネルギーisomerization energy(異性体間のエネルギーの違い)に依存する
エネルギー量が近い異性体は簡単に相互変換でき 出現割合も同じ
　例えば　安定したシス異性体cis-isomerから
　安定性の低いトランス異性体trans-isimerに変換する場合の異性化エネルギーは
　その逆反応の場合より大きくい
特定のシス異性体がトランス異性体よりも多く存在する傾向は　この理由による

異性化酵素は異性化エネルギーを下げることで反応速度reaction rateを上げることができる

酵素enzymesは 量子トンネリング「障壁越え」により電子electronを長距離移動させる
この機能は　相補性の原則complementarity　による
　相補性 complementarity ：量子の単一不可分性　ないし分割不可能性により
　互いに排他的な性質を統合する認識論
　排他的な性質が相互に補うことで初めて完全な記述が得られるという考え

それは　タンパク質proteinの四次構造quaternary architectureが
　持続的量子もつれquantum entanglement(2つの粒子が強い相互関係にある状態) と
コヒーレンスcoherence(干渉縞の鮮明さ) を 可能にするべく進化したのかもしれない

具体的には 水素トンネリングhydrogen tunnelingを介して反応の割合を増加

電子electronは波動waveと粒子partivleの両方の特性を持つため
物理法則に違反なく 波動的粒子として物理的障壁physical barrierを通過する

量子トンネリングを介した 酸化還元反応 redoxの長距離電子移動は
光合成photosynthesisiと
細胞呼吸cellulare respirationの酵素活性enzymatic activity に重要な役割を果たしている
例えば　15〜30Å程度の長距離電子トンネリングが細胞呼吸の酵素の酸化還元反応に関与

酸化還元反応 :化学反応 反応物から生成物が生ずる過程で　化合物(原子.イオン)間で　電子を授受
酸化還元反応は物質の酸化プロセスと別の物質の還元プロセスが必ず並行して進行
酸化還元反応式は 物質の電子放出反応と 還元物質の電子を受領反応に分けて記述

量子トンネリングがなければ　生物は成長を維持するのに十分な速さでエネルギーを変換できない
このトンネリングがコヒーレントcoherentであるかどうか　さらなる研究が必要



量子テレポーテーションquantum teleportationは可能か？
人間のテレポートは空想科学小説にのみ存在するが　テレポートは量子力学の素粒子の世界で可能 --
しかし空想科学映画等で描かれている方法ではない
量子世界のテレポートは物質の輸送ではなく　情報の輸送を云う

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