通过格温多林褶皱翼、新闻和生物学,2018年

在一篇发表在化学性质,雷竞技app最新版raybet雷竞技东北大学物理学教授保罗冠军,使用超快激光技术来确定物理和化学相结合,实现生物学。

冠军为本文的研究中心生物质子运输中扮演着很重要的角色在酶催化和能量储存与细胞呼吸作用有关。

冠军说,这是由当地和国际合作,“挑战质子运输”的经典视图通过展示这一过程称为量子力学隧穿发生在移动质子沿水“线”内蛋白质。

通常在一个反应,分子热力学障碍,包括制造或打破化学键。通过隧道,质子可以走通过的障碍,将其绑定到原子,这使他们更有效地旅行和到达目的地,否则是不可能的。

“隧道的质子在室温下发生在纳秒时间尺度,这是惊人的,远远超过古典over-barrier过程,“冠军说。“量子力学隧道也有助于解释如何建立易磁化方向当质子跨线粒体膜运输为了创建一个电化学势。”

在室温下隧道发生因为一个水分子的氧原子和一种氨基酸是由氢键连接,这样他们就可以接受振动运动。“热作用引起了两个氧原子来回穿梭,就像他们在春天,“冠军说。“这是在当他们接近隧道反应发生。”

在这个反应中,氨基酸沿着线提供稳定和使质子流更容易在一个方向,基于“隧道二极管”效应。这种类型的控制可能产生未来影响等重要能源电池,以及了解生物细胞器和酶执行不同的功能。

“这是一个潜在的非常聪明的质子建立膜的一侧,“冠军说。“除此之外,线粒体是一种高度进化的生物电池。”

研究人员使用的绿色荧光蛋白(GFP)观察隧穿过程。首先分离出一种水母,发出明亮的绿色荧光蛋白表达,使其可用于在活细胞成像的各种流程。“你可以标记GFP基因的DNA上,当某些目标基因表达绿色荧光蛋白的表达,“冠军解释道。科学家发现,特征GFP在2008年获得诺贝尔奖。

观察质子隧穿过程之所以能在实验室的高度进化的激光技术,稳步先进自1984年冠军开始在东北工作。

超快光学激光系统,该团队使用始建于实验室,它允许研究人员调查生物样本的动态响应许多数量级的时间以及对温度的依赖。这使得研究人员观察GFP的各种状态,因为它通过photocycle:特别是当它传输质子(或氘核)改革其初始状态。

“没人看着运输使用质子“电线”,因为没有人能够引发反应,“冠军说。“我们最初研究激发态的过程,而是由纯运气意识到我们可以看到极化子,热驱动过程更相关的生物。”

冠军,这是一个最令人兴奋的部分工作在实验物理。“很多最好的科学包括观察你没想到的东西,”他说。

冠军的合作者之一意想不到的布丽姬特Salna研究生,博士后研究员Abdelkrim Benabbas,和副物理学教授盖圣人。在国际方面,团队共事贾斯帕·托尔在伦敦帝国理工学院。这项研究成为可能通过与美国国家科学基金会和资助英国工程和物理科学研究理事会冠军指出,该项目不仅涉及不同的年龄组和国家之间的合作,但也是一个跨学科的努力。

“这样的复杂的问题需要输入来自世界不同的科学领域,”他说。“当你组队攻击一个困难的问题,你可以把两个世界最好的东西在一起,做独一无二的事情。这就是我们所做的。”