Comprenent millor el procés de respirar: efecte túnel electrònic a la Citocrom c oxidasa (CcO)

Més del 89% d’oxigen que una person absorbeix en respirar és consumit en la respiració de les cèl.lules, cosa que produeix energia que permet mantenir la vida. A la majoria cèl.lules eucariotes aeròbiques, des del protist unicel.lular més petit fins a la balena blava, la respiració cel.lular té lloc a les factories energètiques de les cèl.lules: les mitocòndries. Ara bé, aquest procès necessita electrons, que són proporcionats pels aliments que mengem. Després de ser generats per les molècules dels aliments, els electrons arriben finalment a la seva destinació, l’enzim citocrom c oxidasa (CcO). Aquest enzim és una petita fàbrica on els electrons, protons i l’oxigen són adequadament muntats com a molècules d’aigua. Però perquè funcioni aquesta fàbrica, tots tres components han de ser aproximats i posats en contacte d’una forma control.lada. Entre ells, els electrons n’és el component més petit, tan petit de fet que per a ell les lleis que el governen són de la mecànica quàntica i no pas de la clàssica.

Un dels efectes quàntics és que l’electró pot passar a través d’una barrera mitjançant l’anomenat efecte túnel; imaginem-nos una pilota que travessa una paret sense trecar la pròpia paret. La probabilitat que això passi depèn de varis factors. Un n’és l’anomenada energia de reorganització, que és la que cal per girar i moure les parts de la fàbrica de tal forma que l’electró pugui traslladar-se a lapart de la factoria on es genera la molècula d’aigua.

En un article publicat per un equip al qual hi ha en Mikael Johansson, investigador de l’Institut de Química Computacional de la Universitat de Girona fa poc a la revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) ,una de les principals revistes científiques del món, es va mostrar com modelar compuavionalment aquesta factoria d’aigua incloguent-hi efectes quàntics, tot seguint els canvis que es produeixen a l’estructura molecular de l’enzim esmentat. Ama això s’hapogut conèixer moltmillor per què la respitació és una font d’energia tan important, i per tant, perquè estem vius.