细胞传记 第10章 电子会迷路哟!

作者:羽诩 分类:科幻 更新时间:2024-07-24 00:47:51
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一个光子以光速打在类囊体薄膜的叶绿素分子上,将一颗电子打了出去,形成所谓的激子,而那颗高能电子为了防止能量的散失,它必须尽快到达反应中心,而两个电子受体复合物之间的那几埃距离对于电子传送来说无异于长途跋涉。由于植物光合作用的效率要接近百分之百,所以“乒乓球”的传递是高精确度,且是快速的……这样长的路程使得电子的能量会很快殆尽,植物不可能实现光合作用。用波粒二象性去解释。如果电子以经典物理学的粒子态一直乱撞,显然不可以,那样的概率趋近于数学概率上的无穷小,而当其化作量子波时似乎一切问题都迎刃而解,现在需要你放弃你脑子里固化的印象:电子是个小球。完全可以将它想象成想四面八方流逝的平静水波。这样的话,总有一个方向电子可以遇到下一个复合物,然后波函数坍塌成一个粒子,这样将概率变为了1,可以说是所有随机的组合变为了必然事件。

于是,你想到了伟大的科学家薛定谔,他早就预言量子现象参与了生命现象。实际上你印象最深的当属科学家泡利提出的“泡利不相容原理”吧,费米子(电子)的自旋是二分之一,这就预示着在一组由全同粒子组成的体系中,在体系的一个量子态(即由一套量子数所确定的微观状态)上只允许容纳一个粒子,这是整个化学界的基石,更是生命物质结构的基石。

此刻可能还将自己正在进修的马克思主义哲学用来解决这个棘手的问题,“必然孕育于偶然之中”,但是另外一个问题也出现了,电子化作波以后,如何保持它的量子相干性,因为不用导师提示,你也应该明白细胞里面可谓是“群魔乱舞”,喧嚣、拥挤是你第一时间想到描述的词,在叶绿素分子周围的微环境中,电子的相干性瞬间会被热力学海洋所淹没,白色分子噪音和有色分子噪音使得电子的相干性消失,就像你想丟一块石头在世界最大的瀑布中激起一段涟漪。

你一直在思考这个问题,但是可能平时的琐事,一时间让你心力交瘁,现在面临的根本问题是量子芝诺模型的尴尬。如果问题不解决,那么波粒二象性依旧无法让电子到达,不过我们可以确定的是,量子效应目前是最好的解释。在极端焦虑的情况下,你又试图运用马克思主义哲学去做再次的尝试,消灭热力学下的分子噪音显然不可能,而且叶绿素分子周围的的温度也可不能是绝对零度,那么最终只有一种可能。那就是既然不能消灭热力学风暴,那么只能利用它。

马克思主义哲学的“矛盾同一性与斗争性”原理最终为你解围,你转换了角度,去翻阅文献资料,发现早有科学家对此事怀疑,并且已经证明叶绿素分子参加光合作用时是成对的,不过支持它们的支架蛋白确显得有些不同,而且推测如此的有色分子噪音其实与量子波振动频率相同,使得电子热能不会丧失极快,从而到达反应中心,有色分子噪音会协助电子屏蔽白色噪音,将马上走入歧途的电子挽救,最后你会发现原来热力学与量子效应的矛盾反而促进彼此。让植物光合作用成功进行,从而使得世界丰富多彩。

所以站在物理学的角度再去看线粒体的电子传递,如果自组装复合物不符合标准,两个反应中心的距离但凡多出1埃,电子的波便会收到极大影响,热力学白色噪音确实会将电子拉入企图,比如给氧气,产生大量氧自由基。

好了,因为线粒体和叶绿体的运行机制以及产能方式基本相同,所以我在线粒体讲了详细的演化历史,在叶绿体讲述电子传递的一般物理化学过程。可以将两部分结合理解。

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