Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Shahbazi,Vahid Salari,Ali akbar Babaeibrojeny
فرهاد شهبازی دستجرده (استاد راهنما) وحید سالاری (استاد راهنما) علی اکبر بابائی بروجنی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hassan Bassereh Moosa Abadi
حسن باسره موسی آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Quantum Energy Transfer in the Selectivity Filter Backbone of the Ion Channels in Neurons
Energy and charge transfer are the most important phenomena in physics and biology . For example , charge transfer in DNA and charge or energy transfer in photosynthesis are the best examples . Recently , it has been shown that quantum mechanical effects play important role in excitation energy transfer through photosynthetic structures. In this thesis , we briefly review open quantum systems in general and then focus on energy transfer in a linear chain with dipole-dipole interaction . Then , we simulate a toy model for a linear protein structure in different states (ordered , disordered , static and dynamical states) and investigate energy transfer inside the above structure . The simulated protein is a p-loop strand in the selectitivity filter of an ion channel in an excitable cell . In our study , we have investigated the role of noise and dissipation in all states . Our results indicate that system efficiency exponentially decays in terms of dissipation for disordered chain but decays as a power law for ordered chains . On the other side , the effect of noise is constructive for the disordered chain but it is destructive for the ordered chain . As a result , since the linear protein is intrinsically disordered thus the role of noise can be constructive for living systems . Moreover , we have studied the collaborative role of classical and quantum mechanical effect together to see whether the classical effects are stronger than the quantum mechanical effects or not . Our results show that the best efficiency is obtained in equal contributions for both quantum mechanical and classical effects . This type of collaboration can make the functioning of the ion channel more efficient and quicker .
انتقال انرژی یا بار الکتریکی از مهمترین پدیده‌ها در فیزیک و حتی در زیست شناسی می‌باشد. برای مثال می‌توان به انتقال بار الکتربکی در DNA و یا انتقال بار یا انرژی در ساختار‌های فتوسنتز اشاره کرد. اخیراً شواهدی مبنی بر اینکه مکانیک کوانتوم نقش بسزایی در پدیده‌های زیستی دارد، مشاهده شده است که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان یه ترکیبات درونی فتوسنتز اشاره کرد که از مشاهدات تجربی به‌ وسیله‌ی آزمایشات طیف سنجی تأیید شده است. در این پایان‌نامه ابتدا به تعریف سیستم‌های باز می‌پردازیم، سپس دو مدل شبیه‌سازی شده‌ی انتقال انرژی در فیلترهای انتخابگر درون سلول را در حالت ایستا معرفی می‌کنیم، مدل منظم و نامنظم. سپس با رهیافت مکانیک کوانتوم اتلاف، نوفه و بی‌نظمی درون هر دو سیستم (منظم و نامنظم) را بررسی می‌کنیم و خواهیم دید که اثر مخرب اتلاف روی حالت منظم به‌ صورت توانی و روی حالت نامنظم به صورت نمایی پدیدار می‌شود. همین‌طور نقش نوفه روی حالت منظم، مخرب و روی حالت نامنظم، سازنده است. سپس نقش مکانیک کلاسیک با مکانیک کوانتوم به صورت همزمان بررسی می‌شود و خواهیم دید که مکانیک کلاسیک نقش چندانی روی حالت منظم ندارد ولی روی حالت نامنظم کاملا موثر است. در پایان نیز بی‌نظمی آماری روی سیستمی متشکل از پنج نوسانگر بررسی خواهد شد و خواهیم دید که بی‌نظمی آماری معمولاً روی فرکانس‌های بالا نقش سازنده روی انتقال انرژی دارد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی