МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОСИНТЕЗА ЛИГНИНА КАК ПРОЦЕССА ФЕРМЕНТАТИВНОЙ ДЕГИДРОПОЛИМЕРИЗАЦИИ МОНОЛИГНОЛОВ - Карманов (Karmanov)Анатолий (Anatoliy) Петрович (Petrovich); Полещиков (Poleshchikov)Сергей (Sergey) Михайлович (Mikhaylovich) (Химия растительного сырья, 2019)
Приведены результаты теоретического моделирования биосинтеза лигнина в системе пероксидаза – пероксид водорода – монолигнол. Исследуемый процесс представлен как последовательность ферментативных и химических реакций, протекающих в открытой системе, при которой рост молекулы лигнина включает стадии образования феноксильных радикалов разного номера поколения и последовательных актов рекомбинации этих радикалов. Впервые предложена математическая модель процесса в виде системы из 14 дифференциальных уравнений. Для численного решения системы применялся метод Рунге-Кутты-Фельберга восьмого порядка с автоматическим выбором шага интегрирования. Приведены результаты численного интегрирования, которые свидетельствуют о существенной зависимости динамики процесса от начальных условий. Обнаружены различные режимы процесса, в том числе колебательные режимы. Особенности динамики системы обусловлены выбором начальной концентрации монолигнола, пероксида водорода и фермента, а также нелинейностью дифференциальных уравнений и наличием обратных связей. Результаты численных экспериментов в рамках впервые предложенной концепции по математическому описанию процесса дегидрополимеризации монолигнолов позволяют дать теоретическое обоснование тех явлений, которые трактуются в настоящее время как динамическая самоорганизация при биосинтезе этого полимера и формировании изменчивой структуры лигнина.