Pokroky v kvantové biologii

Abstract

Práce si klade za cíl shrnout základní znalosti a experimentální výzkum kvantové biologie v oblastech, kde se v současnosti předpokládá uplatnění principů kvantové fyziky. Po stručném přehledu vývoje oboru kvantové biologie se práce zaměří na tři klíčová témata, kde kvantový přístup hraje významnou roli. První téma se věnuje užití kvantových fenoménů k objasnění mimořádné efektivity přenosu excitační energie během procesu fotosyntézy u rostlin, přičemž tyto porovnává s doposud užívanou Försterovu teorii rezonančního přenosu a Redfieldovou teorií. Další dvě části se zabývají problematikou magnetorecepce u ptáků a protonového tunelování v DNA, čímž poskytují ucelený pohled na možnosti a přínosy kvantového přístupu v biologii. Práce rovněž uvádí slabá místa a předměty kontroverze v rámci těchto oblastí. Klíčová slova: kvantová fyzika; kvantová biologie; fotosyntéza; kvantové tunelování; magnetorecepce

The aim of this thesis is to summarize the general knowledge and experimental research of quantum biology within three topics where the application of quantum physics principles is currently being considered. After a brief overview of the development of the field of quantum biology, the work focuses on three key topics where the quantum approach plays a significant role. The first topic focuses on the use of quantum phenomena in explaining the extraordinary efficiency of excitonic energy transfer during the process of photosynthesis in plants whilst comparing these phenomena with the commonly used Förster theory of resonance energy transfer and Redfield theory. The next two sections explore the issues of magnetoreception in birds and proton tunneling in DNA, thus providing a comprehensive view of the possibilities and benefits of the quantum approach in biology. The work also highlights the weaknesses and points of controversy within these fields. Key words: quantum physics; quantum biology; photosynthesis; quantum tunneling; magnetoreception