Обсуждается модель активного центра многоядерного фермента – ферредоксина, содержащего четыре иона Fe (II) в окружении ионов серы (S1-, S2-). Для ее построения использовались основные положения строения и устойчивости кластеров с переходными металлами. Согласно этой модели ион Fe (II) находится в тетраэдрическом комплексе в слабом поле лигандов. Ион железа представляет вакантные орбитали неподелённым парам электронов лигандов серы цистеинового остатка. Механизм функционирования ферредоксина можно объяснить уходом неспаренного электрона (переход Fe(II) → Fe (III)). Вакантное место, вероятно, занимает неспаренный электрон с S1-, а на освободившуюся орбиталь поступает электрон из внешней среды. Белковый матрикс в переходный период сохраняет симметрию активного центра.
Проанализированы основные положения строения и устойчивости многоядернных кластеров переходных металлов с точки зрения теории поля лигандов. Разработана квантово-химическая модель активных центров ферредоксина и нитрогеназы в виде корреляционных диаграмм.
Рассчитаны значения величин важнейших ферментативных параметров (КМ, Ккат) пероксидазы Аира болотного. Изучено влияние ионной силы на каталитическую активность пероксидазы. Построена и обсуждена математическая модель функционирования пероксидазы Аира болотного при варьировании ионной силы раствора.
В работе определены первичные подходы к изучению динамических характеристик процесса лигнификации растений льна. Такие подходы важны для построения математической модели процесса лигнификации, учитывающая влияние различных химических веществ на качество льноволокна.
Обсуждаются функциональные модели активных центров железо- и марганецсодержащих ферментов. Модели строятся на основе теории кристаллического поля и теории поля лигандов. Применение теории симметрии позволяет упростить решение уравнения Шредингера для подобных систем, построить МО комплексов и представить распределение электронов на них. Теория симметрии дает возможность выделить общие закономерности механизма функционирования.
Обсуждена общность молекулярного механизма окисления субстрата различными оксидазами (пероксидаза, о-дифенолоксидаза, полифенолоксидаза). Рассмотрен квантовохимический механизм функционирования ферментов, что нашло отражение в предложенной математической модели, построенной в виде корреляционных диаграмм.
В работе применен комбинированный подход, включающий рассмотрение квантово-химических методов (теории кристаллического поля и теории поля лигандов) и нетрадиционных путей представления важнейших экспериментально определяемых ферментативных характеристик в трехмерной К?мV? – системе координат для описания функционирования активного центра пероксидазы. Использование математических моделей в описании функционирования и механизма активного центра пероксидазы демонстрирует перспективность молекулярного и квантово-химического подходов в исследовании нелинейных процессов в живых системах.