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第10章 電子會迷路喲!

  • 細胞傳記
  • 羽詡
  • 1333字
  • 2024-07-24 00:45:41

一個光子以光速打在類囊體薄膜的葉綠素分子上,將一顆電子打了出去,形成所謂的激子,而那顆高能電子為了防止能量的散失,它必須盡快到達反應中心,而兩個電子受體復合物之間的那幾埃距離對于電子傳送來說無異于長途跋涉。由于植物光合作用的效率要接近百分之百,所以“乒乓球”的傳遞是高精確度,且是快速的……這樣長的路程使得電子的能量會很快殆盡,植物不可能實現光合作用。用波粒二象性去解釋。如果電子以經典物理學的粒子態一直亂撞,顯然不可以,那樣的概率趨近于數學概率上的無窮小,而當其化作量子波時似乎一切問題都迎刃而解,現在需要你放棄你腦子里固化的印象:電子是個小球。完全可以將它想象成想四面八方流逝的平靜水波。這樣的話,總有一個方向電子可以遇到下一個復合物,然后波函數坍塌成一個粒子,這樣將概率變為了1,可以說是所有隨機的組合變為了必然事件。

于是,你想到了偉大的科學家薛定諤,他早就預言量子現象參與了生命現象。實際上你印象最深的當屬科學家泡利提出的“泡利不相容原理”吧,費米子(電子)的自旋是二分之一,這就預示著在一組由全同粒子組成的體系中,在體系的一個量子態(即由一套量子數所確定的微觀狀態)上只允許容納一個粒子,這是整個化學界的基石,更是生命物質結構的基石。

此刻可能還將自己正在進修的馬克思主義哲學用來解決這個棘手的問題,“必然孕育于偶然之中”,但是另外一個問題也出現了,電子化作波以后,如何保持它的量子相干性,因為不用導師提示,你也應該明白細胞里面可謂是“群魔亂舞”,喧囂、擁擠是你第一時間想到描述的詞,在葉綠素分子周圍的微環境中,電子的相干性瞬間會被熱力學海洋所淹沒,白色分子噪音和有色分子噪音使得電子的相干性消失,就像你想丟一塊石頭在世界最大的瀑布中激起一段漣漪。

你一直在思考這個問題,但是可能平時的瑣事,一時間讓你心力交瘁,現在面臨的根本問題是量子芝諾模型的尷尬。如果問題不解決,那么波粒二象性依舊無法讓電子到達,不過我們可以確定的是,量子效應目前是最好的解釋。在極端焦慮的情況下,你又試圖運用馬克思主義哲學去做再次的嘗試,消滅熱力學下的分子噪音顯然不可能,而且葉綠素分子周圍的的溫度也可不能是絕對零度,那么最終只有一種可能。那就是既然不能消滅熱力學風暴,那么只能利用它。

馬克思主義哲學的“矛盾同一性與斗爭性”原理最終為你解圍,你轉換了角度,去翻閱文獻資料,發現早有科學家對此事懷疑,并且已經證明葉綠素分子參加光合作用時是成對的,不過支持它們的支架蛋白確顯得有些不同,而且推測如此的有色分子噪音其實與量子波振動頻率相同,使得電子熱能不會喪失極快,從而到達反應中心,有色分子噪音會協助電子屏蔽白色噪音,將馬上走入歧途的電子挽救,最后你會發現原來熱力學與量子效應的矛盾反而促進彼此。讓植物光合作用成功進行,從而使得世界豐富多彩。

所以站在物理學的角度再去看線粒體的電子傳遞,如果自組裝復合物不符合標準,兩個反應中心的距離但凡多出1埃,電子的波便會收到極大影響,熱力學白色噪音確實會將電子拉入企圖,比如給氧氣,產生大量氧自由基。

好了,因為線粒體和葉綠體的運行機制以及產能方式基本相同,所以我在線粒體講了詳細的演化歷史,在葉綠體講述電子傳遞的一般物理化學過程。可以將兩部分結合理解。

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