論文の概要: Quantum Thermodynamics of Electron Transport along Chains of Redox Centers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.09728v1
• Date: Tue, 30 Jun 2026 08:41:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-19 21:54:20.388117
• Title: Quantum Thermodynamics of Electron Transport along Chains of Redox Centers
• Title（参考訳）: レドックス中心の鎖に沿った電子輸送の量子熱力学
• Authors: Fabrizio Cleri, Ralf Blossey, Stefano Giordano,
• Abstract要約: 生体系における分子内電子輸送は、一般的に拡散ホッピング過程として記述される。 非自明な量子力学的効果は、特定の生体分子過程における輸送力学において機能的な役割を果たす。 開系力学の量子力学モデルをリンドブラッド方程式により重要な生物学的成分に拡張する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9787793858206735
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Intramolecular electron transport in biological systems is typically described as a diffusive hopping process, according to the semi-classical rate theories of Marcus and Hopfield combined with classical Pauli-type master equations. However, the possibility that non-trivial quantum mechanical effects could play a functional role in the transport dynamics in certain biomolecular processes has attracted increasing attention. Here, we extend the quantum mechanical model of open system dynamics by the Lindblad equation to a key biological component, the long chains of redox centers based on iron-sulfur clusters or heme groups that are widespread in many biological organisms, where they realize the cellular respiration. This approach allows to explore a wide range of physical parameters, showing key features of electron transport in these multi-domain protein structures. We pay particular attention to heat and entropy transfer between the electrons and the protein bath, which constitutes a benchmark of physical realism for the models. Electron currents, average transfer times and relative efficiency of the transport process are also explicitly characterized.
• Abstract（参考訳）: 生体系における分子内電子輸送は、古典的なパウリ型マスター方程式と組み合わされたマーカスとホップフィールドの半古典的速度理論に従って、拡散ホッピング過程として記述されるのが一般的である。 しかし、非自明な量子力学的効果が特定の生体分子過程における輸送力学において機能的な役割を担っている可能性が注目されている。 ここでは、リンドブラッド方程式による開系力学の量子力学モデルを、多くの生物に広く分布する鉄-硫黄クラスターまたはヘム基に基づくレドックス中心の長い鎖に拡張し、そこで細胞呼吸を実現する。 このアプローチは、これらの多ドメインタンパク質構造における電子輸送の重要な特徴を示す、幅広い物理パラメータを探索することができる。 我々は、電子とタンパク質浴の間の熱とエントロピーの伝達に特に注意を払う。 輸送過程の電子電流、平均移動時間、相対効率も明確に特徴づけられる。

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