<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2499-9962</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">54250</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Моделирование в биофизике</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Modelling in biophycis</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Моделирование в биофизике</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">THE USING OF THE QUANTUM-CHEMICAL APPROACH AND THE CONCEPTION «PROTEIN-MACHINE» FOR THE ACTIVE CENTERS MODELING OF THE METALCONTAINING FERMENTS</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОГО ПОДХОДА И КОНЦЕПЦИИ «БЕЛОК-МАШИНА» ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ АКТИВНЫХ ЦЕНТРОВ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ ФЕРМЕНТОВ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Уварова</surname>
       <given-names>Л А</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Uvarova</surname>
       <given-names>L A</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>l.uvarova@stankin.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Романова</surname>
       <given-names>Е Ю</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Romanova</surname>
       <given-names>E Yu</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>kati-v@yandex.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">MSTU «STANKIN»</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Институт конструкторско-технологической информатики РАН; Тверская сельскохозяйственная академия</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Institute of the construction-technical-science RAS; Tver State Agricultural Academy</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2018-03-25T20:22:29+03:00">
    <day>25</day>
    <month>03</month>
    <year>2018</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2018-03-25T20:22:29+03:00">
    <day>25</day>
    <month>03</month>
    <year>2018</year>
   </pub-date>
   <volume>3</volume>
   <issue>1</issue>
   <fpage>87</fpage>
   <lpage>90</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2018-03-20T20:22:29+03:00">
     <day>20</day>
     <month>03</month>
     <year>2018</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2018-03-20T20:22:29+03:00">
     <day>20</day>
     <month>03</month>
     <year>2018</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54250/view">https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54250/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Рассматривается квантово-химический подход в моделировании электронной структуры активных центров металлсодержащих ферментативных бионанокомплексов, заключающийся в использовании основных положений следующих теорий: метод валентных связей, теория кристаллического поля, теории поля лигандов, элементы теории симметрии и теории групп. Показано, что взаимодействие центральных ионов и лигандов происходит по донорно-акцепторному механизму: ионы предоставляют на связь вакантные орбитали, а лиганды - неподеленные пары электронов; одно координационное место в комплексе - функциональное, используемое для взаимодействия с субстратами. Структура активного центра определяется электронной конфигурацией d-уровней центральных ионов и природой лигандов. В целом, активный центр рассматривается как бионанокомплекс, относящийся к определённой группе симметрии. Приводится алгоритм построения квантово-химических моделей активных центров. Предполагается, что с квантово-химической точки зрения механизм функционирования бионанокомплекса универсален и, в конечном итоге, сводится к донированию и акцептированию электрона с разрыхляющих молекулярных орбиталей (МО) комплекса, что вызывает его переход из одного состояния в другое. Распределение электронов на МО, электронно-конформационные переходы, изменения, происходящие в активном центре при его функционировании, роль его белкового окружения объясняется на основе концепции «белок - машина». В качестве примера обсуждается квантово-химическая модель активных центров железопорфиринов, содержащих в роли центральных ионов ионы Fe(II) или Fe(III).</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>It is considered the quantum-chemical approach in the electron structure modeling of the active centers of the metal-containing fermentative bionanocomplexes, resulting in the using of the central tenets of the following theories: the method of the valence bonds, the crystal field theory, the ligands field theory, the elements of the symmetry theory and the groups theory. It is demonstrated that the interaction of the central ions with the ligands is carried out by the donor-acceptor mechanism: the ions provide for the connection the vacant orbitals and the ligands - the unshared electrons pairs, one of the coordination bond is functional, using for the interaction with substrates. The active centers structure is defined by the central ions and the ligands nature. The active center as a whole is considered as the bionanocomplex, relating to the certain symmetry group. It is given the algorithm for the construction of the quantum-chemical active centers models. It is proposed that from the quantum-chemical point of view the functional mechanism of the bionanocomplexes is universal and, in the final, it is reduced to the acceptance and the less of the functional electron in the molecular antibonding orbitals of the complex that induces the active center transition from one state to another. It is explained the electron distribution on the molecular orbitals, the electron-conformational transitions, the active centers changes at it functioning, the role of it protein surrounding on a basis of the conception «protein - machine». It is discussed, as an example, the quantum-chemical model of the ferroporphyrin active centers, containing Fe(II) or Fe(III) central ions.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>структура</kwd>
    <kwd>система</kwd>
    <kwd>взаимодействие</kwd>
    <kwd>квантово-химический подход</kwd>
    <kwd>активный центр</kwd>
    <kwd>ион</kwd>
    <kwd>электрон</kwd>
    <kwd>бионанокомплекс</kwd>
    <kwd>теория</kwd>
    <kwd>лиганд</kwd>
    <kwd>орбиталь</kwd>
    <kwd>связь</kwd>
    <kwd>симметрия</kwd>
    <kwd>концепция</kwd>
    <kwd>конформационный переход</kwd>
    <kwd>моделирование</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>structure</kwd>
    <kwd>system</kwd>
    <kwd>interaction</kwd>
    <kwd>quantum-chemical approach</kwd>
    <kwd>active center</kwd>
    <kwd>ion</kwd>
    <kwd>electron</kwd>
    <kwd>bionanocomplex</kwd>
    <kwd>theory</kwd>
    <kwd>ligand</kwd>
    <kwd>orbital</kwd>
    <kwd>bond</kwd>
    <kwd>symmetry</kwd>
    <kwd>conception</kwd>
    <kwd>conformational transition</kwd>
    <kwd>modeling</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Маров И.Н. Методы и достижения бионеорганической химии. М.: Мир, 1978, 416 с. [Marov I.N. Techniques and Topics in Bioinorganic chemistry. M.: Mir, 1978, 416 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Marov I.N. Metody i dostizheniya bioneorganicheskoy himii. M.: Mir, 1978, 416 s. [Marov I.N. Techniques and Topics in Bioinorganic chemistry. M.: Mir, 1978, 416 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Эйхгорн Г. Неорганическая биохимия. М.: Мир, 1978, т. 1, 711 с. [Einhorn G. Inorganic biochemistry. M.: Mir, 1978, vol. 1, 711 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Eyhgorn G. Neorganicheskaya biohimiya. M.: Mir, 1978, t. 1, 711 s. [Einhorn G. Inorganic biochemistry. M.: Mir, 1978, vol. 1, 711 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Эйхгорн Г. Неорганическая биохимия. М.: Мир, 1978, т. 2, 736 с. [Einhorn G. Inorganic biochemistry. M.: Mir, 1978, vol. 2, 736 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Eyhgorn G. Neorganicheskaya biohimiya. M.: Mir, 1978, t. 2, 736 s. [Einhorn G. Inorganic biochemistry. M.: Mir, 1978, vol. 2, 736 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Берсукер И.Б. Электронное строение и свойства координационных соединений. Л.: Химия, 1976, 352 с. [Bersuker I.B. The electronic structure and the properties of the coordination compounds. L.: Chemistry, 1976, 352 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bersuker I.B. Elektronnoe stroenie i svoystva koordinacionnyh soedineniy. L.: Himiya, 1976, 352 s. [Bersuker I.B. The electronic structure and the properties of the coordination compounds. L.: Chemistry, 1976, 352 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Дмитриев И.С. Симметрия в мире молекул. Л.: Химия, 1976, 128 с. [Dmitriev I.S. The symmetry in the molecule world. L.: Chemistry, 1976, 128 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Dmitriev I.S. Simmetriya v mire molekul. L.: Himiya, 1976, 128 s. [Dmitriev I.S. The symmetry in the molecule world. L.: Chemistry, 1976, 128 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Васильева Л.Ю., Романова Е.Ю. Значение теории симметрии при моделировании функционирования биологически-активных нанокомплексов. Вестник МГУП, 2005, № 1, с. 34-43. [Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. The significance of the symmetry theory on the modeling biologically active nanocomplexes functioning. МSU digest, no. 1, 2005, p. 34-41. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. Znachenie teorii simmetrii pri modelirovanii funkcionirovaniya biologicheski-aktivnyh nanokompleksov. Vestnik MGUP, 2005, № 1, s. 34-43. [Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. The significance of the symmetry theory on the modeling biologically active nanocomplexes functioning. MSU digest, no. 1, 2005, p. 34-41. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Папулов Ю.Г., Папулова Д.Р. Строение молекул и физические свойства. Тверь: Тверской государственный университет, 2010, 280 с. [Papulov Yu.G., Papulova D.R. The molecules formation and the physical properties. Tver: Tver State University, 2010, 280 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Papulov Yu.G., Papulova D.R. Stroenie molekul i fizicheskie svoystva. Tver': Tverskoy gosudarstvennyy universitet, 2010, 280 s. [Papulov Yu.G., Papulova D.R. The molecules formation and the physical properties. Tver: Tver State University, 2010, 280 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Васильева Л.Ю., Романова Е.Ю. Квантово-химическое моделирование нелинейных процессов ферментов. Вестник ННГУ: Математическое моделирование и оптимальное управление, 2006, с. 13-18. [Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. Quantum-chemical modeling of nonlinear ferment processes. NNSU journal: Mathematical modeling and optimal management, 2006, pp. 13-18. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. Kvantovo-himicheskoe modelirovanie nelineynyh processov fermentov. Vestnik NNGU: Matematicheskoe modelirovanie i optimal'noe upravlenie, 2006, s. 13-18. [Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. Quantum-chemical modeling of nonlinear ferment processes. NNSU journal: Mathematical modeling and optimal management, 2006, pp. 13-18. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Васильева Л.Ю., Романова Е.Ю. Бионанокомплексы - нелинейные самоорганизующиеся системы. Сб. научн. тр. «Фундаментальные физико-математические проблемы и моделирование технико-технологических систем», 2013, № 16, т. 2, с. 35-41. [Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. Bionanocomplexes - nonlinear selforganizering systems. The fundamental physico-mathematical problems and modeling of technical and technological systems, 2013, no. 16, vol. 2, pp. 35-41. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. Bionanokompleksy - nelineynye samoorganizuyuschiesya sistemy. Sb. nauchn. tr. «Fundamental'nye fiziko-matematicheskie problemy i modelirovanie tehniko-tehnologicheskih sistem», 2013, № 16, t. 2, s. 35-41. [Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. Bionanocomplexes - nonlinear selforganizering systems. The fundamental physico-mathematical problems and modeling of technical and technological systems, 2013, no. 16, vol. 2, pp. 35-41. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. The modeling problem of the electron structure and quantum-chemical functioning mechanism of the bio-nanocomplexes active centers. Mathematical models of non-linear phenomena, processes and systems: from molecular scale to planetary atmosphere, 2014, ch. 25, pp. 427-440.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. The modeling problem of the electron structure and quantum-chemical functioning mechanism of the bio-nanocomplexes active centers. Mathematical models of non-linear phenomena, processes and systems: from molecular scale to planetary atmosphere, 2014, ch. 25, pp. 427-440.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Васильева Л.Ю., Романова Е.Ю. Анализ информативности квантово-химических моделей бионанокомплексов. Матер. междунар. междисципл. науч. конф. «Синергетика в естественных науках. Шестые Курдюмовские чтения», Тверь, 2010, с. 137-139. [Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. The analysis of the quantum-chemical bionanocomplexes models information content. Proceedings of the international interdisciplinary scientific conference «Sinergetic in the natural Sciences. Sixth reading named after Kurdyumov», 2010, pp. 137-139. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. Analiz informativnosti kvantovo-himicheskih modeley bionanokompleksov. Mater. mezhdunar. mezhdiscipl. nauch. konf. «Sinergetika v estestvennyh naukah. Shestye Kurdyumovskie chteniya», Tver', 2010, s. 137-139. [Vasil'eva L.Yu., Romanova E.Yu. The analysis of the quantum-chemical bionanocomplexes models information content. Proceedings of the international interdisciplinary scientific conference «Sinergetic in the natural Sciences. Sixth reading named after Kurdyumov», 2010, pp. 137-139. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Васильева Л.Ю., Уварова Л.А., Романова Е.Ю. Специфические свойства металлсодержащих ферментативных комплексов, связанных с информационными процессами. Сб. научн. тр. «Фундаментальные физико-математические проблемы и моделирование технико-технологических систем», 2016, № 17, с. 70-78. [Vasil'eva L.Yu., Uvarova L.A., Romanova E.Yu. The specific properties of the metalcontaining fermentative complexes, connected with information processes. The fundamental physico-mathematical problems and modeling of technical and technological systems, 2016, no. 17, pp. 70-78. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vasil'eva L.Yu., Uvarova L.A., Romanova E.Yu. Specificheskie svoystva metallsoderzhaschih fermentativnyh kompleksov, svyazannyh s informacionnymi processami. Sb. nauchn. tr. «Fundamental'nye fiziko-matematicheskie problemy i modelirovanie tehniko-tehnologicheskih sistem», 2016, № 17, s. 70-78. [Vasil'eva L.Yu., Uvarova L.A., Romanova E.Yu. The specific properties of the metalcontaining fermentative complexes, connected with information processes. The fundamental physico-mathematical problems and modeling of technical and technological systems, 2016, no. 17, pp. 70-78. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Васильева Л.Ю., Уварова Л.А., Романова Е.Ю. Моделирование мезо- и нанообъектов в различных средах и полях. Тверь: ООО «Лаборатория деловой графики», 2010, 201 с. [Vasil'eva L.Yu., Uvarova L.A., Romanova E.Yu. The meso- and nanoobjects modeling in different mediums and fields. Tver: OOO «Laboratory of the business drawing», 2010, 201 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vasil'eva L.Yu., Uvarova L.A., Romanova E.Yu. Modelirovanie mezo- i nanoob'ektov v razlichnyh sredah i polyah. Tver': OOO «Laboratoriya delovoy grafiki», 2010, 201 s. [Vasil'eva L.Yu., Uvarova L.A., Romanova E.Yu. The meso- and nanoobjects modeling in different mediums and fields. Tver: OOO «Laboratory of the business drawing», 2010, 201 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Чернавский Д.С., Чернавская Н.М. «Белок-машина». Биологические молекулярные конструкции. М.: Издательство «Янус - К», 1999, 256 с. [Chernavskii D.S., Chernavskaya N.M. «Protein-machine». The biological macromolecular construction. М.: «Yanus-K», 1999, 256 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Chernavskiy D.S., Chernavskaya N.M. «Belok-mashina». Biologicheskie molekulyarnye konstrukcii. M.: Izdatel'stvo «Yanus - K», 1999, 256 s. [Chernavskii D.S., Chernavskaya N.M. «Protein-machine». The biological macromolecular construction. M.: «Yanus-K», 1999, 256 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B15">
    <label>15.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Чернавская Н.М., Чернавский Д.С. Туннельный транспорт электронов в фотосинтезе. М.: Издательство Московского университета, 1977, 176 с. [Chernavskaya N.M., Chernavskii D.S. The electrons tunnel transfer in the photosynthesis. M.: Publishing House of Moscow University, 1977, 176 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Chernavskaya N.M., Chernavskiy D.S. Tunnel'nyy transport elektronov v fotosinteze. M.: Izdatel'stvo Moskovskogo universiteta, 1977, 176 s. [Chernavskaya N.M., Chernavskii D.S. The electrons tunnel transfer in the photosynthesis. M.: Publishing House of Moscow University, 1977, 176 p. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
