Kuantum Mekaniğiyle Enzimlerin Aktif Bölgelerindeki Gizemler Ortaya Çıkarılabilir

Enzimler; fotosentez, azot bağlanması  ve solunum gibi temel biyolojik süreçleri aktif bölgelerindeki metal atomu kümeleri yardımı ile gerçekleştirir. Fakat bilim adamları enzimlerin kimyasal yetenekleri hakkındaki temel bilgilerde eksiklik gözlediler.

Princeton Üniversitesi’nden araştırmacılar birçok enzimin aktif bölgelerindeki demir-kükürt kümelerini doğrudan gözlemlediler. 21 Ağustos’ta Nature dergisinde yayınlanan çalışmada bu bölgelerin elektron kümelerinin mekanik davranışı karmaşık kuantum işlemleriyle ortaya çıkarıldı. “Kuantum mekaniğinin karmaşıklığı nedeniyle bu kompleksleri modellemek mümkün değil,”diyor Kimya profesörü Garnet Chan. Bu sistemlerde, elektronlar etkileşim güçleriyle onların dans hareketlerine benzeyen karmaşık hareketler yapmalarına sebep oluyor.

Araştırmacılar karmaşıklığı azaltmak için, yeni bir teknik geliştirdiler. Bu teknik kuantum mekaniğiyle hesaplama tekniğidir. Kuantum teorisi ile bu elektron hareketlerinde özel bir desen olduğu gözlemlendi.

“İlk bakışta elektronlar karmaşık hareketler yapıyorlar gibi görünürken, sonunda görüldü ki bu elektronların kalabalık bir odadaki telaşlı insanların yaptıkları hareketlere benzer hareketler yapıyorlar. Bu da elektronların davranışlarını kısıtlar dolayısıyla da bu hareketlerin karmaşıklığını artırır.” Dedi Chan.

Yeni yöntemi kullanarak Chan ve arkadaşları, demir-kükürt kümelerinin hareketlerin , anlamamıza yardımcı oldu. Araştırmacılar bu sıra dışı zenginliği aynı zamanda her biyolojik süreci açıklamak için kullanabilir.

Bu yeni yöntemle birçok farklı kimyasal olanakları değerlendirebilirsiniz.

Chan’ın bir diğer merak ettiği konu “Demir-kükürt kümeleri her yerde bulunan bir biyolojik motifi nasıl oluşturur? Bunu da öğrenmek için elektronun ne yaptığını öğrenmemiz gerekiyor.” diyor Chan.

KAYNAK:

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/11/141120133424.htm

ARAŞTIRMA REFERANSI:

1. Sandeep Sharma, Kantharuban Sivalingam, Frank Neese, Garnet Kin-Lic Chan.Low-energy spectrum of iron–sulfur clusters directly from many-particle quantum mechanics. Nature Chemistry, 2014; 6 (10): 927 DOI:10.1038/nchem.2041