Mecánica cuántica en biología: caso fotosíntesis

Description

(ES) El contenido de la tesis es el siguiente. En el capítulo 1, se presentan de forma breve, los conceptos fundamentales de la mecánica cuántica, evitando en la medida de lo posible el formalismo matemático que los acompaña. El capítulo 2, contiene la relación entre los procesos cuánticos y la física estadística. Este capítulo se consideró importante por el hecho que en el proceso de la fotosíntesis, aparte de la absorción de radiación electromagnética, se tienen fluctuaciones térmicas y espectros vibracionales asociados. Por otra parte, en el capítulo 3, se presenta el fenómeno de la fotosíntesis desde la interpretación química clásica, hasta la interpretación física. Finalmente, se incluye la conclusión y perspectivas de este trabajo de tesis. Fundamentalmente, esta revisión, sin ser exhaustiva, abre puertas para estudiar con mayor amplitud el fenómeno mecánico cuánticos presente en sistemas vivos. (EN) The content of the thesis is as follows. In Chapter 1, the fundamental concepts of quantum mechanics are briefly presented, avoiding as far as possible the mathematical formalism that accompanies them. Chapter 2 contains the relationship between quantum processes and statistical physics. This chapter was considered important due to the fact that in the process of photosynthesis, apart from the absorption of electromagnetic radiation, there are associated thermal fluctuations and vibrational spectra. On the other hand, in chapter 3, the phenomenon of photosynthesis is presented from the classical chemical interpretation to the physical interpretation. Finally, the conclusion and perspectives of this thesis work are included. Fundamentally, this review, without being exhaustive, opens doors to further study the quantum mechanical phenomenon present in living systems. Introducción (Introduction) Objetivo general (General objetive) Objetivos específicos (Specific objetives) 1. Generalidades de la mecánica cuántica (Generalities of quantum mechanics) 1.1 Bases históricas de la mecánica cuántica (Historical bases of quantum mechanics) 1.1.1 Radiación del cuerpo negro y catástrofe ultravioleta (Blackbody radiation and ultraviolet catastrophe) 1.1.2 Postulado de Planck (Plank's postulate) 1.2 Efecto fotoeléctrico (Photoelectric effect) 1.2.1 Átomo de Bohr (Bohr Atom) 1.2.2 Postulado de De Broglie (De Broglie's postulate) 1.3 Ecuación de Schrödinger (Schrödinger's equation) 1.4 Operadores (Operators) 1.5 Postulados de la mecánica cuántica (Postulates of quantum mechanics) 1.6 Efecto túnel (Tunnel effect) 1.7 Espectros de absorción y emisión (Absorption and emission spectra) 2. Procesos cuánticos en biología (Quantum processes in biology) 2.1 Sistemas cuánticos y sistemas biológicos (Quantum systems and biological systems) 2.2 Física estadística y mecánica cuántica (Statical physics and quantum mechanics) 2.3 La influencia de la energía térmica (The influence of thermal energy) 2.4 Estados vibracionales (Vibrational states) 2.5 Fotoluminiscencia (Photoluminescence) 2.5.1 Fluorescencia (Fluorescence) 2.5.2 Fosforescencia (Phosphorescence) 3. Fotosíntesis y mecánica cuántica (Photosynthesis and quantum mechanics) 3.1 Radiación y energía en hojas de plantas (Radiation and energy in plant leaves) 3.2 Explicación química de la fotosíntesis (Chemical explanation of photosynthesis) 3.3 Explicación física de la fotosíntesis (Physical explanation of photosyntesis) 3.3.1 Eficiencia de conversión energética (Efficiency of the energetic convertion) 3.3.2 Efecto túnel en el proceso de fotosíntesis (Tunnel effect in the photosynthesis process) 3.4 Proceso FRET en fotosíntesis (FRET process in photosynthesis) Conclusiones y perspectivas (Conclusions and perspectives) Bibliografía (Bibliography)