Biomolecular recognition: On possible quantum approaches

Abstract

Two unresolved issues of the (semi)classically addressed problems in molecular biophysics are unreasonably long time necessary for the change of biopolymer conformations and long-range directedness of selective biomolecular recognition processes - implying their essential quantum origin. In this paper several possible quantum approaches to biomolecular recognition are considered: Theory of Non-Radiative Resonant Structural Transitions, Model of Quantum Decoherence, and Resonant Recognition Model. These approaches might be of fundamental importance in understanding underlying macroscopic quantum-holographic Hopfield-like control mechanisms of morphogenesis, and their backward influence on the expression of genes, with significant potential psychosomatic implications.

Dva nerazrešena pitanja semi-klasično postavljnih problema u molekularnoj biofizici jesu nerazumno dugo vreme potrebno za izmenu biomolekularnih konformacija i dugo-dometna usmerenost selektivnih procesa biomolekularnog prepoznavanja. U radu je razmotreno nekoliko mogućih kvantnih prilaza rešavanju ovih problema. Predloženi kvalitativni scenario je dovoljno opšti i čini dobru osnovu za principijelno rešenje problema biopolimernog sklupčavanja u nativnu konformaciju pri visoko selektivnim procesima protein/receptor biomolekularnog prepoznavanja, implicirajući makroskopsku kvantnu nelokalnost na biološkom ćelijskom nivou. (Bazična nelokalnost se može proširiti i na makroskopski kvantni nivo biološkog organizma na šta ukazuje makroskopska kvantna mikrotalasna rezonantna terapija akupunkturnog sistema.) Kvantna priroda ovih procesa ilustrovana je na primeru neradijativnih strukturnih prelaza, modelu kvantne dekoherencije i modelu rezonantnog prepoznavanja uz diskusiju implementirajućeg mehanizma elektronsko-konformacione sprege u ključ-brava uklapajućim konformacionim prelazima biomolekularnog prepoznavanja protein/supstrat. Na osnovu ovih prilaza u stanju smo da reprodukujemo kako egzistenciju i stabilnost (stacionarnih) polimernih konformacija tako i kratka vremena za kvantno -mehaničke procese u konformacionim prelazima u selektivnim procesima biomolekularnog prepoznavanja. Pošto ovi procesi dovode do dinamičke modifikacije više-elektronske hiperpovrši energija-stanje ćelijskog protein/receptor ansambalskog biomolekularnog makroskopskog kvantnog sistema, to otvara mogućnost razmatranja ćelijskog biomolekularnog prepoznavanja kao Hopfildove kvantno-holografske asocijativne neuronske mreže. Ovi prilazi mogu biti od fundamentalnog značaja za razumevanje bazičnih makroskopskih kvantno-holografskih Hopfildovih kontrolnih mehanizama morfogeneze i njihovog povratnog uticaja na ekspresiju genoma.