Развитие методов спектроскопии электронного спинового эха и их приложение к исследованию структуры и динамики нитроксильных спиновых меток и биологических систем тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

На правах рукописи

Кулик Леонид Викторович

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ СПЕКТРОСКОПИИ ЭЛЕКТРОННОГО СПИНОВОГО ЭХА И ИХ ПРИЛОЖЕНИЕ К ИССЛЕДОВАНИЮ СТРУКТУРЫ И ДИНАМИКИ НИТРОКСИЛЬНЫХ СПИНОВЫХ МЕТОК И БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

01.04.17 - Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества

АВТОРЕФЕРАТ

4847389

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

1 9 МАЙ 2011

Новосибирск - 2011

4847389

Работа выполнена в Учреждении Российской Академии Наук Институте Химической Кинетики и Горения СО РАН

Научный консультант

доктор физико-математических наук, профессор Дзюба Сергей Андреевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Воронкова Внолета Константиновна

Защита состоится « 15 » июня 2011 г. на заседании диссертационного совета Д.003.014.01 в Учреждении Российской Академии Наук Институте Химической Кинетики и Горения СО РАН по адресу: ул. Институтская 3, Новосибирск, 630090.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института Химической Кинетики и Горения СО РАН.

доктор физико-математических наук Лукзен Никита Николаевич

доктор физико-математических наук Надолинный Владимир Акимович

Ведущая организация:

Учреждение Российской Академии Наук Институт Химической Физики РАН

Автореферат разослан « » апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор химических наук

А. А. Онищук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Настоящая работа посвящена разработке новых методов спектроскопии электронного спинового эха (импульсного ЭПР) и изучению с их помощью нитроксильных радикалов, биологических и фотовозбужденных систем. Спектроскопия электронного спинового эха (ЭСЭ) является весьма тонким инструментом для исследования магнитных, структурных и динамических характеристик широкого круга парамагнитных систем. Необходимость разработки новых методов ЭСЭ связана с развитием экспериментальной техники (появлением новых диапазонов рабочих частот и магнитных полей, для которых существующие методы являются малопригодными), а также возникновением новых задач в химических и биологических исследованиях. В частности, весьма важной задачей является разработка методов определения величины магнитного диполь-дипольного взаимодействия между спинами неспаренных электронов (спиновыми метками), в случае, если растояние между ними находится в нанометровом диапазоне, а ширина спектра ЭПР данной системы намного превосходит ширину полосы возбуждения СВЧ-импульсов. Для реализующегося при этом случая дискретной диффузии резонансной частоты развит новый метод дипольной спектроскопии — метод усиления дипольной модуляции вследствие релаксации (Relaxation-Induced Dipolar Modulation Enhancement, ЯШМЕ).

Также развитие новых подходов в спектроскопии ЭСЭ, как экспериментальных, так и теоретических, необходимо для изучения спиновой динамики парамагнитных систем в условиях, недостаточно исследованных ранее. Это касается, в частности, спин-коррелированых триплет-радикальных пар в бактериальном фотосинтетическом реакционном центре. При изучении электронной структуры кислород-выделяющего комплекса (КВК) Фотосистемы II растений новые методы спектроскопии ЭСЭ и импульсного двойного электрон-ядерного резонанса были

адаптированы для применения к объекту исследования, представляющему значительный фундаментальный и практический интерес. В то же время, ввиду исключительной сложности строения Фотосистемы II, КВК представляет и чрезвычайные трудности для спектроскопии импульсного ЭПР.

Таким образом, актуальность данной работы обусловлена несомненной полезностью методологических разработок в области спектроскопии ЭСЭ и химической и биологической значимостью объектов, на изучение которых направлены данные разработки.

Основными целями работы являются:

1. Развитие и применение новых методов спектроскопии ЭСЭ для исследования структуры и динамики нитроксильных спиновых меток.

2. Развитие новых подходов в дипольной спектроскопии в ЭСЭ и их приложение для определения расстояния между спинами неспаренных электронов нитроксильных спиновых меток в модельных бирадикалах, а также между парамагнитными кофакторами в биологических системах.

3. Уточнение электронной структуры кислород-выделяющего комплекса Фотосистемы II растений методами спектроскопии ЭСЭ и ДЭЯР на ядрах марганца.

Научная новизна.

Все исследования в данной диссертационной работе объединены развитием методологии спектроскопии ЭСЭ и принадлежат к одной из следующих категорий:

- предложены принципиально новые методы и подходы спектроскопии ЭСЭ, исследованы их особенности и продемонстрировано их применение на конкретных примерах;

- известные методы спектроскопии ЭСЭ применены к новым классам систем, что обусловило необходимость проведения исследования информативных возможностей этих методов, а также способов выделения требуемой информации и подавления возможных артефактов.

В диссертационной работе получены новые данные о свойствах нитроксильных спиновых меток, на основе анализа модуляции ЭСЭ в широком диапазоне температур определены аррениусовские параметры скорости вращения метальных группп, экранирующих парамагнитный фрагмент нитроксильного радикала. С использованием эффекта RIDME получена новая информация о строении фермента дыхательной цепи бактерш! Vibrio Harveyi Ма+-транслоцирующей NADH:xhhoh оксидоредуктазы (Na+-NQR). Зарегистрирован сигнал ЭСЭ нового вида -стимулированное ЭСЭ вне фазы в спин-коррелированных триплет-радикальных парах, на основе его анализа получены данные о структуре и динамике бактериальных фотосинтетических реакционных центров. Также получены новые данные об электронной структуре кислород-выделяющего комплекса (КВК) Фотосистемы II растений, определены степени окисления индивидуальных ионов марганца в КВК.

Практическая значимость

Новые методы спектроскопии ЭСЭ, развитые в данной диссертации, позволяют получать важные данные о структуре и динамике парамагнитных спиновых систем. В ряде случаев эти методы обеспечивают более высокую чувствительность, чем традиционные методы, либо позволяют получить более подробную информацию. Так, метод двойного электрон-электронного резонанса (ДЭЭР) с переключением магнитного поля, предложенный в

данной диссертации, является удобной альтернативой двухчастотному ДЭЭР. Метод ИГОМЕ, разработанный в данной диссертации, позволяет наблюдать дипольную модуляцию ЭСЭ в случае очень большой ширины спектра ЭПР нерезонансного спина, во много раз превосходящей ширину полосы возбуждения СВЧ-импульсов. В таких условиях наблюдение дипольной модуляции традиционным методом ДЭЭР практически невозможно. В данной диссертационной работе описаны сигналы, ранее не наблюдавшиеся в импульсном ЭПР: стимулированное ЭСЭ вне фазы и спад свободной индукции вне фазы, возникающие в спин-коррелированных радикальных системах. Анализ дипольной модуляции этих сигналов позволяет определять межспиновое расстояние в фотосинтетических триплет-радикальных парах с ранее недоступной точностью. Данные ЭСЭ и импульного ДЭЯР на ядрах марганца в трехсантиметровом и восьмимиллиметровом диапазонах, полученные в данной диссертации, явились надежной основой для определения окислительных состояний ионов марганца в кислород-выделяющем комплексе Фотосистемы II растений. Данная информация необходима для установления механизма фотосинтетического расщепления воды и является весьма актуальной в связи с исследованиями в области искусственного фотосинтеза, интенсивно ведущимися в настоящее время.

Личный вклад автора. Результаты, представленные в диссертации, получены лично автором либо под его руководством. Автор диссертации внес определяющий вклад в постановку задач, проведение экспериментов, обсуждение результатов, формулировку выводов и подготовку публикаций по теме диссертационной работы.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены в более чем 30 докладах на российских и международных конференциях и

симпозиумах. В частности, автором были сделаны 8 устных и приглашенных докладов по материалам диссертации на конференциях в области ЭПР и его приложений: в Новосибирске (IV International Conference on Nitroxide Radicals: Synthesis, Properties and Implications of Nitroxides 2005; 5th Asia-Pacific EPR/ESR Symposium, 2006; Sendai-Berlin-Novosibirsk Joint Seminar on Advanced EPR, 2006; Всероссийская молодежная научная школа (с участием иностранных ученых) «Магнитный резонанс в химической и биологической физике» 2010, Joint Russian-German Seminar "Spin Hyperpolarization: physical principles and Techniques", 2010), в Черноголовке (VII Voevodsky Conference on Physics and Chemistry of Elementary Chemical Processes), Москве (XIII Школе молодых ученых «Актуальные проблемы физики», 2010), Южной Корее (VII Asia-Pacific EPR/ESR Symposium, остров Джеджу, 2010).

Результаты данной работы отмечены медалью РАН с премией для молодых ученых (2004 год) и медалью Международного Общества ЭПР (International EPR Society) лучшему молодому ученому (2007 год).

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 статья в рецензируемых зарубежных и отечественных изданиях, а также тезисы более чем 30 докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 289 страниц, включая 71 рисунок, 4 таблицы, список цитируемой литературы содержит 308 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обосновывается актуальность темы диссертации, описываются основные цели работы и приводится краткое содержание ее глав.

Глава 1 посвящена краткому историческому очерку развития импульсной спектроскопии ЭПР и является обзором литературы, относящейся к этой теме. В ней рассмотрены исторические корни понятия об ЭПР, а также современные методы дипольной спектроскопии в ЭСЭ, методы изучения подвижности молекул с помощью импульсного ЭПР, а также особенности спектроскопии ЭСЭ вне фазы в спин-коррелированных радикальных парах.

Глава 2 посвящена спектроскопии RIDME (Relaxation-Induced Dipolar Modulation Enhancement, или усиление дипольной модуляции вследствие релаксации). Эффект RIDME наблюдается в стимулированном ЭСЭ (импульсная последовательность л/2 - г - л/2 - Т - л/2 - г - эхо) при выполнении следующих условий:

1. Спиновая система, кроме резонансного спина, возбуждаемого СВЧ-импульсами (спин А), содержит нерезонансный электронный спин (спин В).

2. Спины А и В «слабо связаны», то есть

Acof= | (оА - (Ов | « ау, где (Оа и сов — ларморовские частоты спинов А и В без учета взаимодействия между ними,

ftk=/W(l-3cos20) - (1)

частота дипольного взаимодействия между спинами А и В, где у гиромагнитное отношение для электрона, г - расстояние между спинами А и В в приближении точечных диполей, в - угол между вектором, соединяющим спины и направлением внешнего магнитного поля.

3. Время продольной релаксации Т[В спина В достаточно большое, то есть Т,в » У oäd и Т,и » т.

При выполнении этих условий, и в случае мультиплетности спинов А и В Sa = SB = 1/2 (что соответствует свободным радикалам) можно считать,

что в течение двух интервалов г спин А прецессирует в плоскости ху вращающейся системы координат с постоянной частотой. Изменение проекции спина В на направление внешнего магнитного поля В0 вследствие продольной релаксации в течение интервала Т изменяет эту частоту на величину cod, что приводит к неполной рефокусировке намагниченности спина А в момент формирования стимулированного ЭСЭ t = 2т + Т. Таким образом, сигнал ЭСЭ пропорционален

Sy (2г + Г) ос 1 - д(Т) + q(T) eos(в)„г),

где <7(Т) = 1 - ехр(-Т/Т1В) - вероятность переворота спина В из-за релаксации в течение интервала Т. Соответственно, при сканировании г стимулированное ЭСЭ модулировано с дипольной частотой, причем амплитуда этой модуляции растет с удлинением «периода эволюции» Т.

Эффект БШЗМЕ впервые наблюдался в данной работе в экспериментах ЭСЭ в трехсантиметровом диапазоне для жесткого нитроксильного бирадикала В1.

На рис. 1 приведены результаты модульного Фурье-преобразования зависимостей сигнала стимулированного ЭСЭ от т. Интенсивность пика с максимумом на 7 МГц значительно увеличивается с ростом Т. Данная частота является характеристической для электрон-электронного дипольного

взаимодействия в бирадикале В1, что подтверждается результатом его исследования методом ДЭЭР. Она соответствует сингулярности Пейковского спектра со± (cod при в= я/2, см. уравнение 1).

Аналогичный эффект был зарегистрирован в ЭСЭ в высоком магнитном поле (рабочая частота спектрометра - 130 ГГц) для бирадикала В1 в стекле дейтерированного толуола при 35К.

Рис. 1. Модульные Фурье-спектры, полученные в трехимпульсиом эксперименте ЯШМЕ для бирадикала В1 при различных значениях Т. Вставка: зависимость относительной интенсивности дипольного пика на 7 МГц от Т. Температура 77К, матрица - стеклообразный толуол. Значение В0 соответствует центральному максимуму спектра ЭПР бирадикала В1.

Трудность метода КГОМЕ состоит в том, что конкурирующие процессы спектральной диффузии (подробно рассмотрены в третьей главе

30: 20: 10: 4.5

Т=

I

диссертации) могут давать вклад в модуляцию стимулированного ЭСЭ, и таким образом затруднять ее интерпретацию. Отмеченный недостаток метода ЯШМЕ становится несущественным, если скорость продольной релаксации нерезонансного спина намного больше, чем скорость конкурирующих процессов спектральной диффузии. В данной работе предложено усовершенствование метода КШМЕ путем искусственного ускорения продольной релаксации электронных спинов. Это достигается с помощью добавления в образец быстрорелаксирующих парамагнитных ионов. Проверка этого метода на модельной системе нитроксильный бирадикал В1/комплекс гольмия Но(ОЬт)3В1ру (где БЬт - дибензоилметан, В1ру - 2,2'-бипиридин) в растворе толуола показала, что он позволяет значительно ускорить продольную релаксацию электронных спинов нитроксильного радикала (рис. 2) и получить глубокую дипольную модуляцию сигнала ЭСЭ в эксперименте ЯШМЕ (рис. 3). Определены оптимальные условия для проведения эксперимента ЯШМЕ с использованием Но(ОЬт)3В1ру - температура ЗОК, концентрация комплекса гольмия 20 мМ.

Для устранения нежелательной модуляции ЭСЭ, возникающей вследствие анизотропного сверхтонкого взаимодействия с протонами, произведено деление спада ЭСЭ для образца с добавленным Но(ОЬт)зВ1ру на аналогичный спад образца без Но(БЬт)зВ1ру (рис. 3). Такая процедура оправдана в случае медленной продольной релаксации ядерных спинов (время ядерной спиновой релаксации Тщ » Т), поскольку при этом вклады в электрон-ядерной модуляции ЭСЭ и эффекта ЯШМЕ в общую модуляцию сигнала ЭСЭ являются мультипликативными.

1-•-1---1-1-1--•-1-•-1—

О 5000 10000 15000 20000 25000

Время, мкс

Рис. 2. Кривые инверсии-восстановления для бирадикала В1 в стеклообразном толуоле. Концентрация Но(БЪт)зВ1ру 20 мМ (сплошная линия), 0 мМ (штриховая линия). Врезка - начальный участок кривых. Температура - ЗОК.

--,-1-'-1-■-1-■-1-

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

г, мкс

Рис. 3. Сигнал стимулированного ЭСЭ в эксперименте МОМЕ для бирадикала В1 при Т= 30 мкс. Концентрация Но(Т)Ьт)эВ1ру 0 мМ (кривая а), 20 мМ (кривая Ь). Кривая с - дипольный вклад в модуляцию ЭСЭ, полученный в результате деления кривой Ь на кривую а. Матрица - стеклообразный толуол, температура - ЗОК.

В случае систем взаимодействующих электронных спинов со спектрами ЭПР, очень широкими по сравнению с полосой возбуждения СВЧ-импульсов, метод R1DME оказывается удобной альтернативой традиционному методу ДЭЭР. Такой случай реализовывается в Na+-транслоцирующей NADH:xhhoh оксидоредуктазе (Na+-NQR) - ферменте дыхательной цепи бактерий. Этот фермент является Na+-noMnoií, создающей трансмембранный электрохимический натриевый потенциал за счет окислительно-восстановительных реакций в морских бактериях семейства Vibrio. В исследовавшихся образцах Na+-NQR Vibrio harveyi содержался парамагнитный анион-радикал семихинонной формы остатка FMN субъединицы NqrB (FMN^rB ), взаимодействующий с парамагнитным (S =

1/2) кластером [2Fe-2S], Эксперимент RIDME с использованием стимулированного ЭСЭ от анион-радикала флавина FMN¡J~B позволил

определить расстояние между центрами тяжести спиновой плотности FMN'-r¡¡ и [2Fe-2S] г = 22.5 ± 1.5 А.

Глава 3 посвящена исследованию спиновых меток и зондов с помощью новых подходов в импульсном ЭПР. В ней описан метод импульсного двойного электрон-электронного резонанса с переключением магнитного поля (ДЭЭР ПМП) для изучения взаимодействия спинов неспаренных электронов в модельных нитроксильных бирадикалах. Основная импульсная последовательность ДЭЭР ПМП состоит из трехимпульсной последовательности стимулированного эха п/2А-т-п/2А-Т-7г/2а-г-эхо, дополненной импульсом накачки пв, который прикладывается в течение импульса магнитного поля в интервале Т (рис. 4а). Амплитуда стимулированного эха измеряется как функция интервала т. Существенной особенностью этой схемы является то, что конечное время нарастания и

спада магнитного поля не влияют на когерентность спинов А, и, как следствие, на сигнал ЭСЭ. Амплитуда я/2А СВЧ-импульсов должна быть достаточно большой дня того, чтобы возбуждать оба перехода спина А, но при этом достаточно малой, чтобы не возбуждать переходы спина В (Лео » /В;» | ау\). Это же условие должно выполняться для импульса накачки л;в.

Я/2а Л/2а Яв Я/2д тса

св" и_0_П_д

^—-.-—^

Г гр т

<-

- 1

Магнитное поле

свч

М

Магнитное поле

1АЛ

Рис. 4. Импульсные последовательности для эксперимента ДЭЭР с переключением магнитного поля. Накачка на фиксированной частоте (а), сканирующая накачка (Ь). Пунктир - рефокусировка стимулированного ЭСЭ.

В случае, если спин В инвертируется импульсом накачки, амплитуда сигнала ЭСЭ модулирована с дипольной частотой Му(2т+Т) ~ со8(&>а-г). Наблюдение электрон-электронной модуляции в эксперименте ДЭЭР ПМП может быть затруднено интерференцией с электрон-ядерной модуляцией ЭСЭ, возникающей вследствие анизотропного СТВ. Для ее устранения следует учесть, что электрон-электронный и электрон-ядерный вклады в

модуляцию ЭСЭ независимы, и что последний не зависит от возбуждения спина В. Поэтому электрон-электронный вклад может быть получен как отношение двух экспериментальных кривых ЭСЭ, с накачкой спина В и без нее. Другая трудность - наличие «мертвого времени» после импульсов СВЧ, в течение которого невозможно регистрировать сигнал ЭСЭ. Для спектрометров ЭСЭ трехсантиметрового диапазона оно составляет около 100 не. Потеря части сигнала влечет существенные искажения Пейковского спектра. Чтобы восстановить сигнал в интервале мертвого времени, можно приложить дополнительный яА импульс (рнс. 4, пунктир) спустя время после третьего тпА/2 импульса. Этот дополнительный импульс рефокусирует стимулированное эхо за пределами мертвого времени.

г, мкс

Рис. 5. Модульные кинетики стимулированного ЭСЭ бирадикала В1 в дейтерироваином толуоле: А - четырехимпульсный эксперимент со включенным импульсом накачки (см. рис. 4), В - то же без импульса накачки, С - отношение кривых А и В. Пунктирная линия на кривой С получена из эксперимента рефокусированною ст имулированного ЭСЭ (рис. 4Ь). Температура 77К.

Глубина дипольной модуляции пропорциональна доле спинов В, инвертированных импульсом накачки. Она может быть существенно увеличена, если импульс накачки прикладывается во время нарастания ЛВ, так что частота возбуждения сканирует спектр ЭПР (рис. 4Ь).

Эксперименты ДЭЭР ПМП (рис. 5) позволили определить параметры бирадикала В1 со±/2к= 7.15 ± 0.15 МГц, г = 1.94 ± 0.02 нм и оценить сверху значение константы обменного взаимодействия 3 между спинами неспаренных электронов бирадикала В1, \J\l2n < 0.1 МГц.

С помощью импульсного двойного электрон-ядерного резонанса (ДЭЯР) на ядре азота '^-замещенного яитроксильного спинового зонда в стеклообразных матрицах исследована температурная зависимость главных значений тензора СТВ < А^ > и < А„ > ядра азота нитроксильного

фрагмента (рис. 6).

20 К 100 К 180 К

20 К 100 К 180 К

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Радиочастота, МГц

Рис. 6. Спектры 11К-ДЭЯР (последовательность Дэвиса) радикала N1 в стеклообразном о-терфениле (а) и глицерине (Ь) при различных температурах. Значение В0 соответствует центральному минимуму эхо-детектируемо го спектра ЭПР радикала N1 в трехсантиметровом диапазоне. Стрелка показывает на сигнал ДЭЯР от протонов матрицы.

Обнаружено, что спектры 15Ы-ДЭЯР шпроксильных радикалов существенно изменяются (сдвигаются по частоте) при изменении температуры (рис. 6). Данный метод позволяет определять значения < л >

и < Ап > из спектров |51Ч-ДЭЯР с ранее недоступной точностью порядка 0.1 МГц. Температурная зависимость этих величин линейна в высокотемпературной области и насыщается при гелиевых температурах, что предположительно объясняется вымораживанием малоугловых ориентацлонных колебаний (либраций) радикала N1.

В настоящей работе идентифицированы новые механизмы дискретной спектральной диффузии в нитроксильных радикалах, приводящие к модуляции стимулированного ЭСЭ. Первый связан с медленными переориентациями метальных групп, экранирующих парамагнитный фрагмент. Медленность движения в данном случае предполагает выполнение условия Аа>тг » 1, где г, — характерное время переориентации метальной группы, А со - изменение ларморовской частоты электрона, вызванное этим движением. Для радикала одной метальной группой, совершающей переориентации между положениями, в которых протоны имеют секулярные константы СТВ a¡, а2, а3, интенсивность стимулированного ЭСЭ равна:

5Д2г + Г) = |(1 + ехр(-Г/гг)) (2)

+ 7(1-ехр(-7,/г-г))[со8((й1-а2)г) + соз((д1-а3)т) + со5((а2-Яз)г)]. 6

Уравнение (2) предсказывает, что в косинусном преобразовании Фурье кинетик ЭСЭ относительно г появляются пики с частотами \а1 - а2\, |я/ — аз|, \а2 - аз\, причем их интенсивность возрастает с увеличением Т. Это

подтверждено в экспериментах ЭСЭ с нитроксильным радикалом Ш, для которого фурье-спектрах модуляции стимулированного ЭСЭ наблюдается дополнительный пика на 5,5 МГц. Его интенсивность растет с увеличением Т, причем скорость этого роста увеличивается с температурой.

10-

0 5 10 15 20 25 30

Частота, МГц

Рис. 7. Модульные Фурье-спектры стимулированного ЭСЭ радикала R1 в толуоле при 77К. Значения Т: 3, 20, 50, 100, 130 мкс, в порядке возрастания пика на 5.5 Мгц. Спектры нормированы на полную интенсивность сигнала ЭСЭ (А). Тот же эксперимент при 90К, со значениями Т\ 2, 3, 5, 10, 15 мкс (В).

В случае быстрого вращения метальных групп нитроксильного радикала (Асотг « 1) константы СТВ на метальных протонах частично усредняются. При этом флуктуации магнитных взаимодействий, испытываемых спинами протонами, вызывают продольную релаксацию этих спинов. Это, в свою очередь, вызывает дискретную спектральную диффузию спина электрона нитроксильного фрагмента и приводит в модуляции стимулированного ЭСЭ. Если время ядерной спиновой релаксации T!N достаточно велико (T/N » г), интенсивность стимулированного эха может быть вычислена согласно:

Му(г,Г) = 1(1 + ехр(-777^)) + 1(1- ехр(-777;„))со5(аг) (3)

Если в радикале есть несколько ядер и о ни релаксируют независимо, то их вклады в модуляцию ЭСЭ мультипликать вны. В данной диссертационной работе обнаружена глубокая модуляция ЭСЭ, возникающая по этому механизму при температурах выше 130К, когда вращение метильных групп становится достаточно быстрым (рис. 8).

0,5

1,0 г, ЦБ

1*5

Рис. 8. Зависимогл-¡., интенсивности стимулированного ЭСЭ от т для радикала К5 в о-терфениле, г ГрИ (а) Т= 1 мкс и (Ь) Т= 30 мкс. Температура - 170К.

Численное моделирование данной модуляции ЭСЭ позволило определить скорости продольной релаксации протонов в диапазоне температур 135 - 240К (рис. 9).

30 25 20

\0 15 Е

г:

I— 10

0

120 140 160 180 200 220 240

Температура, К

Рис. 9. Температурная зависимость скорости продольной релаксации метальных протонов для радикала Ы5 в стеклообразном о-терфениле.

На основе теории Рэдфилда были вычислены скорости вращения метальных групп различных радикалов имидазолинового ряда и определены аррениусовские параметры. Предэкспоненциальный фактор скорости вращения метальных групп, определенный в данной работе, близок к нормальным колебательным частотам Ю12 - 1013 с1. Модуляция ЭСЭ вследствие быстрых и медленных вращений метальных групп является характерной особенностью нитроксильных радикалов, обладающих экранирующими метальными группами. Поскольку она проявляется и

импульсной последовательности, аналогичной используемой в эксперименте ЯШМЕ, возможность ее появления следует учитывать при интерпретации данных ЯШМЕ.

Для ряда нитроксильных спиновых зондов в молекулярных стеклах обнаружена анизотропия релаксации стимулированного ЭСЭ, проявляющаяся в различиях скорости его релаксации в разных участках эхо-детектируемого спектра ЭПР спинового зонда. Показано, что она возникает из-за малоугловых переориентаций молекул нитроксильных радикалов в стеклообразных средах в микросекундном диапазоне времен корреляции. Данный эффект позволяет детектировать переориентации спинового зонда на углы больше или порядка а» 0.1°.

В четвертой главе описаны эксперимента по импульсному ЭПР в спин-коррелированных радикальных парах (РП) и триплет-радикальных парах (ТРП), возникающих при светоиндуцированном разделении зарядов в фотосинтетических бактериальных реакционных центрах. Триплет-радикальная пара 3Р0а_ (Р - первичный донор электрона (димер молекул бактериохлорофилла), С2д - первичный акцептор электрона (молекула убихинона)) образуется, если С)А предварительно восстановлен. В процессе образования ТРП электронный спин <3А~ частично поляризуется, причем эта поляризация зависит от проекции спина 3Р на направление внешнего магнитного поля ЭПР-спектрометра В0. Для этой системы выполняется условие слабой связи спинов, и можно считать, что СВЧ-импульсы не воздействуют на спин 3Р. Появление сигнала стимулированного ЭСЭ вне фазы при возбуждении спина С2а~ неселективными СВЧ-импульсами объясняется его спиновой поляризацией и тем, что в течение интервала Т часть триплетов 3Р возвращается в синглетное состояние, что сопровождается отключением диполыюго взаимодействия между 3Р и <3Л~. В

таких условиях сигнал ЭСЭ появляется сразу в обоих каналах (в фазе и вне фазы). Интенсивность сигнала ЭСЭ вне фазы равна:

Sx(2t + T) = {Щ-exp(-^,r))sin(^r), (4)

где n¡ и n_¡ - поляризаци спина QA~ в подансамблях, соответствующих 3Р в состояниях Т+ и Т+, к, - константа скорости гибели триплета в состоянии Т+. Время нарастания амплитуды стимулированного ЭСЭ вне фазы при увеличении Т и фиксированном г = 200 не составляет 80 мке, что близко к среднему времени жизни 3Р (около 120 мкс). При сканировании г сигнал ЭСЭ вне фазы QA~ модулирован с дипольной частотой (рис. 10). Аналогичная модуляция сигнала ЭСЭ вне фазы наблюдалась ранее в РП P Qa . Сигналы ЭСЭ вне фазы не содержат смодулированного вклада, и электронно-ядерная модуляция ЭСЭ в них подавлена. Поэтому они весьма удобны для изучения электрон-электронной модуляции и позволяют определить расстояние между спинами в парах 3PQa~ и P+Qa~, г = 29 ± 0.5 Á. Отсюда следует, что спиновая плотность в 3Р и Р+ распределена в пространстве приблизительно одинаково.

Данный механизм модуляции ЭСЭ потенциально имеет широкие возможности для применения. Он может быть использован для изучения магнитных взаимодействий в системах, состоящих из медленно релаксирующего спина (ион-радикалы фотосинтетических хинонов, нитроксильные спиновые метки, другие свободные радикалы), связанного с быстро исчезающим (или релаксирующим) парамагнитным партнером (молекулярный триплет, фотоиндуцированные радикалы, ион переходного металла).

2 г, мкс

Рис. 10. Компоненты стимулированного ЭСЭ в фазе (а) и вне фазы (Ь) на сигнале Qa в ТРП 3PQa~ бактерии Rhodobacter Sphearoides R26 в зависимости от т при Т= 10 мкс (образец с восстановленным QA). Кривые двухимпульсного ЭСЭ вне фазы от РП P+Qa в образце, где QA не был предварительно восстановлен (с). Температура 4.2К.

При изменении температуры скорости спада стимулированного ЭСЭ вне фазы триплет-радикальных парах 3PQA и первичного ЭСЭ вне фазы спин-коррелированиых радикальных парах P+Qa~ заметно меняются. Особенность этой температурной зависимость вблизи 15К указывает на конформационный переход, происходящий в бактериальном РЦ при криогенных температурах. Предположительно, он обусловлен изменением ширины распределения по расстояниям между Р и Q с 4Ä при 20К до 1Ä при 13 К.

Данный конформационный переход является обратимым. Эксперименты в диапазоне 13 - 20К показывают, что вид кривых ЭСЭ меняется с температурой непрерывно. Таким образом, конформационный переход не является резким, но растянут в указанном температурном диапазоне. Полученные результаты свидетельствует о наличии чрезвычайно низких энергетических барьеров для движений протеинов в нанометровом масштабе и о неоднородности их распределения по ансамблю РЦ.

Для изучения магнитных взаимодействий в 3Р<За также применене метод селективного СВЧ-возбуждения с регистрацией спада свободной индукции (ССИ). Для селективного возбуждения используется импульс низкой амплитуды В/,, но большой длины to, так что уВ]/0 = я. Типичная импульсная последовательность показана на рис. 11.

Вспышка лазера

%/2

71

ССИ

71

пгпг 11

------>к---------

(г ' /г

Рефокусированный ССИ

/1 I I I I

X

« I »/

БАР Ц

Рис. 11. Импульсная последовательность для эксперимента по селективному возбуждению спектра ЭПР и регистрации ССИ. Пунктир - рефокусировка ССИ.

Селективный СВЧ-нмпульс инвертирует спины лишь в узком интервале Acos и yBls вокруг резонансной частоты. Это приводит к «выжиганию провала» в ЭПР-спектре - на резонансной частоте поляризация спинов меняет знак. По окончании интервала Т (который может быть и нулевым) после селективного импульса прикладывается неселективный л/2-импульс, создающий сигнал ССИ. Этот сигнал состоит из двух вкладов. Первый из них соответствует невозбужденному спектру (до действия селективного импульса) и обычно спадает течение мертвого времени ЭПР-спектрометра 100 не). Второй вклад обусловлен узким провалом в ЭПР-спектре и затухает в течение времени \lyBls ~ ts (обычно несколько микросекунд). Именно он и регистрируется как функция времени /, прошедшего после неселективного импульса, в отличие от более распространенных методов, в которых регистрируется сигнал ЭСЭ. Дополнительный неселективный л-импульс может быть приложен в момент tr после я/2-импульса. С его помощью ССИ рефокусируется и становится доступным начальный участок ССИ (t < 100 не). В экспериментах с фотоиндуцированными РП, создаваемыми с помощью вспышки лазера, между импульсом лазера и селективным СВЧ-импульсом вводится задержка DAP (delay after flash).

В настоящей диссертационной работе селективный импульс инвертировал центральный участок ЭПР спектра QA~. Исчезновение 3Р в течение интервала Г приводит к появлению ССИ вне фазы с интенсивностью = (»1 -^Xl-expH^sintfty), (5)

весьма сходной с интенсивность стимулированного ЭСЭ вне (разы в той же системе. Интенсивность рефокусированного ССИ вне фазы:

RA0 = -FJA-

Рефокусированный ССИ свободен от влияния «мертвого времени» спектрометра ЭСЭ. Другим достоинством метода селективного возбуждения является то, что он позволяет зарегистрировать весь ССИ сразу и не требует сканирования параметров импульсной последовательности.

Пятая глава посвящена исследованию электронной структуры кислород-выделяющего комплекса в фотосистеме II растений с помощью импульсного двойного электрон-ядерного резонанса на ядрах марганца и других методов спектроскопии ЭСЭ.

Рис. 12. Верхняя панель: эхо-детектируемый спектр ЭПР состояния 82 (тонкая линия) в образцах Фотосистемы II с добавлением 3% метанола и его численное моделирование (толстая линия). Температура 4.5 К, рабочая частота утк = 33.85 ГГц. Нижняя панель: «спектры ЭПР» в виде первой производной, полученные путем численной псевдомодуляции соответствующих спектров на верхней панели. Амплитуда псевдомодуляции - 20 Гс.

Одновременное моделирование спектров ЭПР и Мп-ДЭЯР в восьмимиллиметровом диапазоне одним набором параметров (рис. 12, 13) позволило надежно определить эффективные главные значения тензоров СТВ с ядрами марганца и уточнить главные значения §-тензора для состояний КВК 82 и 80 Фотосистемы II шпината в растворе, содержащем 3% метанола (Таблица 1). Для состояния 82 дополнительно были получены и смоделированы спектры ЭПР и Мп-ДЭЯР в трехсантиметровом диапазоне.

50 100 150 200 250

Расйо Ргечиепсу, МНг

Рис 13. Спектры импульсного Мп-ДЭЯР в восьмимиллиметровом диапазоне (верхняя панель) и в трехсантиметровом диапазоне (нижняя панель) состояния (тонкие шумные линии) и их численное моделирование (толстые линии). Вклады индивидуальных ядер Мп в спектры показаны тонкими линиями без шумов. Температура 4.5 К, рабочая частота ут„ = 33.85 ГГц, магнитное поле В0 — 12600 Гс для восьмимиллиметрового диапазона; температура 4.2 К, рабочая частота ут„ = 9.71 ГГц, магнитное поле В0 = 3600 Гс в трехсантиметровом диапазоне.

Таблица 1. Главные значения эффективных ^-тензора и тензоров СТВ ионов марганца в состояниях Бг и 80.

Аь МГц А2, МГц А3, МГц А4, МГц

состояние Бг

X 1.997 310 235 185 170

У 1.970 310 235 185 170

г 1.965 275 275 245 240

состояние

X 2.009 320 270 190 170

У 1.855 320 270 190 170

2 1.974 400 200 280 240

В расчетах спектров ЭПР и Мп-ДЭЯР состояний 82 и предполагалось, что сильное антиферромагнитное взаимодействие вызывает связывание электронных спинов всех четырех ионов марганца КВК в общий эффективный спин, причем его значение Бт, соответствующее наиболее низколежащему обменному мультиплету, равно 1/2 для состояний 82 и 80. Дальнейшие расчеты основывались на том, что эффективные значения изотропных констант СВТ на ядрах марганца А! (г = 1 - 4), определяемые из моделирования, линейно связаны с соответствующими константами СТВ невзаимодействующих ионов марганца а,:

4 =РРс (6)

При этом коэффициенты пропопорциональности - проекционные матрицы р, зависят от спиновых мультиплетностей индивидуальных ионов марганца (соответственно, и от их окислительных состояний) и от величин констант обменного взаимодействия между ними.

Исследована температурная зависимость времени продольной релаксации ЗГу состояния Бо и модельных димарганцевых комплексов (рис.

14). Как хорошо известно, для Рамановского (двухфотонного) процесса релаксации характерна степенная зависимость Г/ от обратной температуры, а для Орбаховского процесса - экспоненциальная зависимость. Узость температурного диапазона, в котором возможно экспериментальное определение Т, для состояния Бо, не позволяет однозначно определить вид ее зависимости от температуры и на этом основании установить механизм релаксации. Однако, сравнение абсолютных величин Т, для состояния 80 и модельных комплексов позволяет заключить, что продольная релаксации электронного спина для состояния обусловлена Орбаховским процессом релаксации. Из температурной зависимости Т, определена величина энергетического зазора А = 21.7 ± 0.4 см"' между основным и первым возбужденным электронным состояниями для состояния 80.

1/Т, К"1 |П(Т, К)

Рис. 14. Температурная зависимость скорости продольной релаксации электронного спина состояния Бо в Орбаховском (слева) и Рамановском (справа) представлениях. Измерения проведены при следующих значениях постоянного магнитного поля: квадраты В0 =11750 Гс; треугольники, В0 =12150 Гс; круги, В0 =12700 Гс. Линейные аппроксимации в орбаховском и рамановском представлениях при Во =12150 Гс (треугольники) в температурном диапазоне 4.3 - 6.5 К показаны прямыми линиями.

На основании данных импульсного ЭПР, Мп-ДЭЯР со стохастическим накоплением сигнала и температурной зависимости скорости продольной электронной спиновой релаксации с использованием литературных данных, полученных для КВК Фотосистемы II методом ЕХАР8 и данных о магнитных и структурных параметрах модельных марганцевых комплексов определены окислительные состояния ионов марганца в КВК в состояниях и 80. Набор окислительных состояний индивидуальных ионов Мп: Мп4(Ш,1У,1УДУ) для состояния 82 и Мп^ШДПДИДУ) для состояния 80. Получены предпочтительные схемы обменного взаимодействия спинов ионов Мп для состояний 82 и 80, которые позволяют объяснить структурные изменения в кластере Мп4ОхСа при переходе между этими Б-состояниями (рис. 15).

Sn state

А

Asp170 HI

S0(C)

в , D

i)| - - - III Ala344 IV

с

н Q,

.2.85А. Ivlrf

S, state

A

Asp170(1 Ml B , Я

Ala344

sz(A)

О

v ¡Ч>

. oj ^o

.2.72A_

Рис. 15. Предпочтительные схемы обменного взаимодействия спинов ионов Мп для состояний во и Бг кластера Мп40хСа Фотосистемы II (верхний ряд). Окислительные состояния индивидуальных ионов Мп обозначены римскими цифрами, константы обменного взаимодействия -арабскими цифрами. Ионы Мп обозначены кругами. Данные схемы позвотяют объяснить на молекулярном уровне структурные изменения в кластере Мп4ОхСа при переходе между состояниями 80 и 32 (нижний ряд).

Выводы

1. Разработан новый метод изучения магнитного диполь-дипольного взаимодействия спинов неспаренных электронов на основе эффекта усиления дипольной модуляции в стимулированном ЭСЭ, обусловленного релаксацией нерезонансного спина (эффект RIDME). Данный метод позволяет детектировать дипольную модуляцию в случае спектров ЭПР произвольной ширины, в том числе в экспериментах импульсного ЭПР в высоких магнитных полях.

Для На+-транслоцирующей NADH:xhhoh оксидоредуктазы (Na+-NQR, фермент дыхательной цепи бактерии Vibrio Harveyi) по данным RIDME определено расстояние между парамагнитными кофакторами (железо-серным кластером [2Fe-2S]+ и анион-радикалом флавина

субъединицы NqrB FMN^rB ) r = 22.5±1.5Á.

2. Разработан метод определения величины магнитного диполь-дипольного взаимодействия спинов неспаренных электронов с использованием импульсного двойного электрон-электронного резонанса с переключением магнитного поля. Опробована его модификация со сканирующей накачкой нерезонансного электронного спина.

3. Разработан метод высокоточного измерения поперечных компонент (< Ахх > и < Ап >) тензора СТВ с ядром азота нитроксилыюго фрагмента ,5М-замсщенного нитроксилыюго радикала с помощью импульсного 15>1-ДЭЯР. Для нитроксильных спиновых зондов в молекулярных стеклах при гелиевых температурах, благодаря высокой чувствительности метода, обнаружен квантовый предел в возбуждении молекулярных либраций.

4. Идентифицированы новые механизмы появления модуляции стимулированного ЭСЭ при сканировании интервала г в нитроксильных радикалах, обусловленные вращением экранирующих метальных групп радикала. Модуляция ЭСЭ возникает в случае их медленного вращения за

счет спектральной диффузии, а в случае быстрого вращения - за счет продольной релаксации спинов метальных протонов. Анализ модуляции ЭСЭ в зависимости от температуры позволяет определить Аррениусовские параметры скорости вращения метальных групп.

Показано, что стимулированное ЭСЭ является чувствительным методом для исследования малоугловых ориентационных движений нитроксильных спиновых зондов с амплитудой от 0.1° до нескольких градусов и временем корреляции в микросекундном диапазоне.

5. В спин-коррелированных триплет-радикальных парах 3РрА" в бактериальных фотосинтетических реакционных центрах обнаружен сигнал стимулированного ЭСЭ вне фазы. Разработан метод определения расстояния между 3Р и Од" с использованием модуляции этого сигнала при сканировании интервала т. На основании данных ЭСЭ вне фазы обнаружен конформационный переход, происходящий в бактериальном реакционном центре при криогенных температурах. Зарегистрирован спад свободной индукции (ССИ) вне фазы, возникающий при селективном выжигании провала в спектре ЭПР 3Р<3А~. Показано, что он модулирован с дипольной частотой, и что регистрация рефокуспрованного ССИ вне фазы позволяет избавиться от мертвого времени при изучении дипольной модуляции.

6. Метод стохастического накопления сигнала применен для регистрации сигналов импульсного ДЭЯР на ядрах магранца. Показано, что данный метод позволяет надежно регистрировать спектры Мп-ДЭЯР кислород-выделяющего комплекса (КВК) Фотосистемы II, в отличие от традиционного метода импульсного ДЭЯР с последовательным детектированием. Моделирование спектров ЭПР и Мп-ДЭЯР в восьмимиллиметровом диапазоне одним набором параметров позволило установить эффективные главные значения тензоров СТВ с ядрами марганца и уточнить главные значения §-тензора для состояний Бг и 80 КВК Фотосистемы II шпината.

Установлено, что продольная релаксации электронного спина для состояния So обусловлена Орбаховским процессом релаксации, определены аррениусовские параметры ее скорости.

Определен набор окислительных состояний индивидуальных ионов Mn: Mn4(III,IV,IV,IV) для состояния S2 и МпДШ.ИЦПДУ) для состояния S0. Получены предпочтительные схемы обменного взаимодействия спинов ионов Мп для состояний S2 и S0, которые позволяют объяснить структурные изменения в кластере МщОхСа при переходе между этими состояниями.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Kulik L.V., Dzuba S.A., Grigoryev I.A., Tsvetkov Yu.D. Electron dipoledipole interaction in ESEEM of nitroxide biradicals // Chem. Phys. Lett. - 2001. -V.343. - P.315 - 324.

2. Kulik L.V., Grishin Y.A., Dzuba S.A., Grigoryev I.A., S.V. Klyatskaya, S.F. Vasilevsky, Y.D. Tsvetkov. Electron dipole-dipole ESEEM in field-step ELDOR of nitroxide biradicals // J. Magn. Res. - 2002. - V.157. - P.61-68.

3. Borovykh I.V., Kulik L.V., Dzuba S.A., Hoff AJ. Out-of-phase stimulated ESE appearing in the evolution of spin-correlated photosynthetic triplet-radical pairs // J. Phys. Chem. B. - 2002. - V.106. - P. 12066 - 12071.

4. Kulik L. V., Paschenko S.V., Dzuba S.A. 130 GHz ESEEM induced by electron-electron interaction in biradical // J. Magn. Reson. - 2002. - V.159. -P.237 - 241.

5. Kulik L. V., Dzuba S. A. (2002) Electron dipole-dipole interaction in ESEEM of biradicals, in "EPR in the 21st century: basics and applications to material, life and earth sciences", Eds. Kawamori A., Yamaguchi J., Ohta H. (Elsevier), ISBN 0 444 509739. - 2002. - P. 669 - 677.

6. Kulik L.V., Salnikov E.S., Dzuba S.A., Tsvetkov Yu.D. Electron Spin-Echo Envelope Modulation Induced by Slow Intramolecular Motion // J. Phys. Chem. A. - 2003. - V.107. - P.3692-3695.

7. Kulik L.V., Borovykb I.V., Gast P., Dzuba S.A. Selective excitation in pulsed EPR of spin-correlated triplet-radical pair // J. Magn. Res. - 2003. - V.l62. - P.423 -428.

8. Borovykh I. V., Kulik L. V, Gast P., Dzuba S. A. Conformation transition in the protein of a photosynthetic reaction center observed at the nanometer range of distances at cryogenic temperatures // Chem. Phys. - 2003. - V.294. - P.433 - 438.

9. Кулик JI. В., Дзюба С. А. Изучение структуры и динамики молекул в электронном спиновом эхо: новые подходы, основанные на спонтанных флюктуациях магнитных взаимодействий // Журнал Структурной Химии. -

2004.-Т.45. -С. 314-330.

10. Kulik L.V., Salnikov E.S., Dzuba S.A. Nuclear spin relaxation in free radicals as revealed in a stimulated electron spin echo experiment // Appl. Magn. Res. -

2005.-V.28.-P.l-11.

11. Kulik L. V., Epel В., Messinger J., Lubitz W. Pulse EPR, 55Mn-ENDOR and ELDOR-detected NMR of the S2-state of the Oxygen Evolving Complex in Photosystem II // Photosynthesis Res. 2005. - V.84. - P. 347 - 353.

12. Kulik L. V., Epel В., Lubitz W., Messinger J. 55Mn Pulse ENDOR at 34 GHz of the So- and S2-States of the Oxygen Evolving Complex in Photosystem П. // J. Am. Chem. Soc. - 2005. - V.127. - P.2392 - 2393.

13. Kulik L. V., Lubitz W., Messinger J. Electron Spin-Lattice Relaxation of the S0 State of the Oxygen-Evolving Complex in Photosystem II and of Dinuclear Manganese Model Complexes // Biochemistry. - 2005. - V.44. - P.9368-9374.

14. Dzuba S.A., Kirilina E.P., Salnikov E.S., Kulik L.V. Restricted orientational motion of nitroxides in molecular glasses: Direct estimation of the motional time scale basing on the comparative study of primary and stimulated electron spin echo decays // J. Chem. Phys. - 2005. - V.122. - P. 94702 - 94709.

15. Kulik L. V., Epel В., Lubitz W., Messinger J. Electronic Structure of the МгцО^Са Cluster in the S0 and S2 States of the Oxygen-Evolving Complex of Photosystem II Based on Pulse 55Mn-ENDOR and EPR Spectroscopy // J. Am. Chem. Soc. - 2007. - V.129. - P. 13421 -13435.

16. Bogachev A. V, Kulik L. V., Bloch D. A., Bertsova Yu. V., Fadeeva M. S„ Verkhovsky M. I. Redox Properties of the Prosthetic Groups of Na+-Translocating NADH:Quinone Oxidoreductase. 1. Electron Paramagnetic Resonance Study of the Enzyme // Biochemistry. - 2009. - V.48. - P.6291-6298.

17. Kulik L. V., Rapatsky L. L., Pivtsov A. V., Surovtsev N. V., Adichtchev S. V., Grigor'ev I. A., Dzuba S. A. Electron-nuclear double resonance study of molecular librations of nitroxides in molecular glasses: Quantum effects at low temperatures, comparison with low-frequency Raman scattering // J. Chem. Phys. - 2009. - Y. 131. - P. 064505-1 - 064505-6.

18. Kulik L. V., Lubitz W. Electron-nuclear double resonance // Photosynthesis Res. - 2009. - V. 102. - P.391 -401.

19. Messinger J., Kulik L. V., Lubitz W. (2009) Light-induced water-splitting in nature: Electronic structure of the manganese cluster in photosystem II, in Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy: From Fundamental Research to Pioneering Applications & Zavoisky Award, ed. Salikhov K. M. (AXAS Publishing Ltd, New Zeeland) ISBN 978-1-877524-01-1.-2009. - P. 164-165.

20. Isaev N. P., Kulik L. V., Kirilyuk I. A., Reznikov V. A., Grigor'ev I. A., Dzuba S. A. Fast stochastic librations and slow small-angle rotations of molecules in glasses observed on nitroxide spin probes by stimulated electron spin echo spectroscopy//1. Non-Cryst. Solids. - 2010. - V.356. - P.1037-1042.

21. Zaripov R. B., Dzhabarov V. I., Knyazev A. A., Galyametdinov Yu. G., Kulik L. V. Use of Additional Fast-Relaxing Paramagnetic Species for Improvement of RIDME Performance // Appl. Magn. Res. - 2011. - V.40. - P. 11 - 19.

Автореферат докторской диссертации: Формат 60x84 1/16, 2,25 п. л. Тираж 120 экз. Заказ № 862.04.04. 2011

Отпечатано ЗАО РИЦ «Прайс-курьер» ул. Кутателадзе, 4г, т. 330-7202

Содержание /

Введение

Глава 1. История развития и современные методы спектроскопии 12 импульсного ЭПР

1.1. Предыстория: открытие ЭПР

1.2. Начало: наблюдение электронного спинового эхо и спада свободной 15 индукции

1.3. Появление новых методов импульсной ЭПР-спектроскопии

1.4. Расширение области приложения импульсной ЭПР-спектроскопии

1.5. Формирование ЭСЭ и когерентные механизмы возникновения 21 модуляции ЭСЭ

1.6. Спонтанные механизмы модуляции ЭСЭ

1.7. Квантово-механическая формулировка механизма образования ЭСЭ

1.8. Импульсный ЭПР-спектрометр в трехсантиметровом диапазоне 29 длин волн

1.9. Специальные методы импульсного ЭПР для исследования 32 магнитных взаимодействий между спинами неспаренных электронов.

1.9.1. Двухимпульсное (первичное) ЭСЭ: электрон-электронная 33 модуляция и мгновенная диффузия.

1.9.2. Метод «2+1»

1.9.3. Двухчастотный ДЭЭР

1.9.4. ДЭЭР с импульсным переключением магнитного поля

1.9.5. Двухквантовый ЭПР

1.9.6. Метод SIFTER

1.9.7. Селективное выжигание провала в спектре ЭПР

1.9.8. ДЭЭР с использованием многофотонных резонансов

1.10. Методы импульсного ЭПР для исследования подвижности молекул

1.10.1. Исследование либраций спиновых зондов методом эхо- 41 детектируемого ЭПР

1.10.2. Перенос намагниченности в импульсном ЭПР

1.10.3. Инверсия-восстановление ЭСЭ

1.10.4. Изучение ядерной спиновой релаксации с помощью 43 импульсного ДЭЯР

1.11. ЭСЭ вне фазы в спин-коррелированых радикальных парах

1.12. Больше, чем спектроскопия: перспективы практического 47 использования импульсного ЭПР.

1.13. Постановка задачи

Глава 2. Спектроскопия RIDME (усиление дипольной модуляции 50 вследствие релаксации)

2.1. Дискретная спектральная диффузия в дипольной спектроскопии

2.2. Эффект RIDME для модельного бирадикала в ЭСЭ в 51 трехсантиметровом диапазоне

2.2.1. Введение

2.2.2. Эксперимент

2.2.3. Результаты

2.3. Электрон-электронная дипольная модуляция ЭСЭ в высоких 59 магнитных полях

2.3.1. Введение

2.3.2. Эксперимент

2.3.3. Результаты

2.4. Управление релаксацией электронных спинов в эксперименте 64 ЯШМЕ

2.4.1. Введение

2.4.2. Эксперимент

2.4.3. Теория

2.4.4. Результаты

2.5. Определение расстояния между кофакторами в Ыа+- 74 транслоцирующей ЫАБНгхинон оксидоредуктазе

2.5.1. Введение

2.5.2. Эксперимент

2.5.3. Результаты

Выводы к главе

Глава 3. Исследование свойств спиновых меток и зондов с 86 помощью новых подходов в импульсном ЭПР

3.1. Двойной электрон-электронный резонанс с переключением 86 магнитного поля

3.1.1 Введение

3.1.2. Эксперимент

3.1.3. Определение межспинового расстояния в жестком бирадикале

3.1.4. Гибкий бирадикал: оценка межспинового расстояния и ширины 98 его распределения

3.1.5. Ориентационное упорядочение бирадикалов жидким 101 кристаллом

3.2. Импульсный двойной электрон-ядерный резонанс на ядре 15Ы 103 нитроксильного спинового зонда

3.2.1. Введение

3.2.2. Теория

3.2.3. Эксперимент

3.2.4. Спектры ЭД ЭПР и 15Ы-ДЭЯР нитроксильного спинового зонда

3.2.5. Температурная зависимость компонент тензора СТВ 113 нитроксильного спинового зонда

3.3. Модуляция ЭСЭ, вызванная медленными внутримолекулярными 115 движениями

3.3.1. Введение

3.3.2. Теория

3.3.3. Эксперимент

3.3.4. Модуляция стимулированного ЭСЭ, вызванная медленным 119 вращением метальных групп нитроксильных радикалов

3.4. Модуляция ЭСЭ, вызванная спин-решеточной релаксаций ядерных 125 спинов вследствие быстрого вращения метальных групп

3.4.1. Введение

3.4.2. Эксперимент

3.4.3. Результаты

3.4.4. Обсуждение

3.5. Влияние ориентационной подвижности нитроксильных радикалов в 139 молекулярных стеклах на релаксацию стимулированного ЭСЭ

3.5.1. Введение

3.5.2. Разделение быстрых и медленных движений спиновых зондов

3.5.3. Результаты

Выводы к главе

Глава 4. Исследование бактериальных фотосинтетических 157 реакционных центров с помощью ЭСЭ и спада свободной индукции вне фазы

4.1. Стимулированное ЭСЭ вне фазы в спин-коррелированных 157 фотосинтетических триплет-радикальных парах

4.1.1. Введение

4.1.2. Теория

4.1.3. Эксперимент

4.1.4. Результаты

4.2. Изучение температурных изменений конформации 168 фотосинтетических РЦ с помощью модуляции ЭСЭ вне фазы

4.3. Селективное возбуждение и спад свободной индукции в импульсном 171 ЭПР спин-коррелированных триплет-радикальных пар

Выводы к главе

Глава 5. Исследование электронной структуры кислород- 177 выделяющего комплекса в фотосистеме II

5.1. Введение

5.1.1 Строение Фотосистемы II и механизм ее функционирования

5.1.2. Исследование КВК спектроскопическими методами

5.2. Теория

5.2.1. Спин-гамильтониан КВК в общем виде

5.2.2. Расчет энергии расщепления А между основным и первым 186 возбужденным состояниями

5.2.3. Расчет спектров ЭПР и Мп-ДЭЯР

5.2.4. Расчет спиновых проекционных матриц

5.3. Исследование КВК в состоянии S2 с помощью импульсного ЭПР, 191 Мп-ДЭЯР и ДЭЭР-детектируемого ЯМР в трехсантиметровом диапазоне

5.3.1. Метод ДЭЭР-детектируемого ЯМР

5.3.2. Эксперимент

5.3.3. Результаты и обсуждение

5.4. Спектры ЭПР и Мп-ДЭЯР состояний S0 и S2 КВК в 203 восьмимиллиметровом диапазоне

5.4.1. Эксперимент

5.4.2. Моделирование спектров

5.5. Спин-решеточная релаксация электрона в состоянии So КВК 220 фотосистемы II и двухядерных модельных марганцевых комплексах

5.5.1. Механизмы электронной спин-решеточной релаксации в КВК и 220 в модельных комплексах

5.5.2. Эксперимент

5.5.3. Результаты

5.5.4. Механизм спин-решеточной релаксации электронного спина 234 состояния во

5.6. Определение электронной структуры МпдОхСа комплекса в КВК

5.6.1. Протокол поиска возможных окислительных состояний ионов 238 марганца в состояниях Бг и Бо КВК

5.6.2. Проверка моделей обменного взаимодействия спинов ионов 239 марганца в КВК

5.6.3. Общий поиск окислительных состояний ионов марганца в- 241 состояниях Бг и Бо КВК

5.6.4. Подробный поиск возможных схем обменного взаимодействия 244 спинов ионов Мп в состояниях Бг и во КВК

Выводы к главе

Результаты и выводы

Электронное спиновое эхо (ЭСЭ) - основной сигнал, регистрируемый в широком классе экспериментов, объединяемых общим названием «имульсный ЭПР» (электронный парамагнитный резонанс). Под «импульсным ЭПР» обычно подразумевают эксперимент, в котором регистрируется зависящее от времени СВЧ-излучение, возникающее как отклики системы, содержащей электронные спины, на последовательность СВЧ-импульсов, резонансных с переходами между электронными спиновыми подуровнями (ЭПР-переходы). В некоторых разновидностях импульсного ЭПР на систему оказываются другие импульсные воздействия. Например, в импульсном Двойном Электрон-Ядерном Резонансе (ДЭЯР) прикладывается импульсное радиочастотное поле, вызывающее переходы между ядерными спиновыми подуровнями.

Спектроскопия электронного спинового эха - стремительно развивающаяся область исследований. С каждым годом в России прибавляется количество работающих импульсных ЭПР-спектрометров. Получают распространение импульсные ЭПР-спектрометры, работающие в восьми-, трех и двух-милллиметровом диапазонах длин волн, и даже более коротковолновых диапазонах с соответствующим увеличением постоянного магнитного поля. Становятся доступны для исследования новые объекты биологической природы, содержащие парамагнитные частицы. Наиболее интересными из них являются спин-меченые биологические молекулы (белки, ДНК, РНК, липиды и другие), а ' также металлоферменты, имеющие парамагнитные ионы металлов в активном центре. Спектроскопия импульсного ЭПР является уникальным инструментов, в ряде случаев позволяющим пролить свет на структуру и механизм биологического действия этих молекул. Парамагнитные интермедиаты часто встречаются и могут быть стабилизированы в фотосинтетических реакционых центрах бактерий и фотосистемах высших растений. Их изучение весьма ценно для пониманиям механизма фотосинтеза на молекулярном уровне.

Нитроксильные спиновые метки в настоящее время широко используются для структурных исследований в биологии. Расстояние между метками, а значит, и между помеченными участками биологических молекул в нанометровом диапазоне может быть надежно установлено, если известна величина магнитного диполь-дипольного взаимодействия между спинами неспаренных электронов, принадлежащих этим меткам. Неоценимое преимущество этого подхода состоит в том, что он не требует кристаллизации образца, в отличие от рентгеновской кристаллографии. Кроме того, в отличие от методов структурных исследований в ЯМР, техника определения расстояния между спиновыми метками не имеет ограничения сверху по размеру исследуемой макромолекулы [ЛезсЬке & Ро1уЬасЬ 2007]. Однако, измерение величина дипольного взаимодействия между спиновыми метками обычно бывает затруднено наличием большого числа других магнитных взаимодействий в спиновой системе. Во многих случаях ее определение традиционными методами спектроскопии импульсного ЭПР оказывается невозможным. Поэтому, развитие новых методов дипольной спектроскопии ЭПР имеет особую актуальность.

Кроме того, нитроксильные спиновые метки широко используются в качестве зондов, дающих информацию о подвижности молекул в неупорядоченных средах различной природы, а также локальном значении рН, полярности окружения спиновой метки и других характеризующих ее параметрах. При этом следует отличать проявления внутримолекулярных процесов в нитроксильных радикалах от эффектов, определяемых средой, в которую он погружен, например, ориентационных колебаний радикала как целого вместе со своим локальным окружением. Спектроскопия ЭСЭ может быть подходящим орудием для решения такой задачи.

Однако, зачастую существующие методы импульсного ЭПР, в силу собственных ограничений, оказываются неадекватными для исследования парамагнитных систем, представляющих интерес. Поэтому весьма актуальной становится задача развития новых методов спектроскопии ЭСЭ.

В данной работе ставилась задача - уточнить и дополнить понятия об ЭСЭ и спаде свободной индукции в импульсном ЭПР и развить на этой основе новые спектроскопические методы, более тонкие, чем существующие ранее. «Тонкость» методов подразумевает возможность выделить с их помощью интересующее исследователя магнитное взаимодействие из большого числа взаимодействий, одновременно присутствующих в сложной спиновой системе и дающих вклад в ее спин-гамильтониан. Эти методы отрабатывались на спиновых метках: нитроксильных радикалах и бирадикалах. Для исследователя желательно также, чтобы новые спектроскопические методы были удобными и надежными, то есть свободными от артефактов. Для этого они должны быть достаточно просты в использовании, на что в данной работе делался основной упор. Для проверки эффективности развиваемых методов в данной работе с их помощью исследовались сложные биологические системы, представляющие «вызов» для спектроскопии. Особое внимание при этом было уделено исследованию нестабильных фотовозбужденных систем.

Работа состоит из пяти глав. Первая глава содержит краткий исторический очерк развития импульсной спектроскопии ЭПР и является обзором литературы, относящейся к этой теме. В ней рассмотрены исторические корни понятия об ЭПР, а также современные методы дипольной спектроскопии и изучения подвижности молекул с помощью импульсного ЭПР. Вторая глава посвящена спектроскопии RIDME (Relaxation-Induced Dipolar Modulation Enhancement, или усиление дипольной модуляции вследствие релаксации). Описаны ее методические основы и приложения. В третьей главе описан метод импульсного двойного электрон-электронного резонанса с переключением магнитного поля для изучения взаимодействия спинов неспаренных электронов в модельных нитроксильных бирадикалах. В ней также описано использование 1 ^-замещенного спинового зонда для исследования либрационных движений в стеклообразных матрицах с помощью двойного электрон-ядерного резонанса на ядре 15Ы. Кроме того, рассмотрена модуляция ЭСЭ, возникающая в результате дискретной спектральной диффузии в нитроксильных радикалах. В этой главе, также описано родственное явление — анизотропная релаксация стимулированного ЭСЭ, возникающая из-за малоугловых переориентаций молекул нитроксильных радикалов в стеклообразных средах. В четвертой главе исследованы спин-поляризованные радикальные пары и триплет-радикальные пары, возникающие при светоиндуцированном разделении зарядов в фотосинтетических бактериальных реакционных центрах. При этом наблюдалось первичное (двухимпульсное) и стимулированное (трехимпульсное) ЭСЭ вне фазы, а также спад свободной индукции вне фазы в импульсном ЭПР. И, наконец, пятая глава посвящена исследованию электронной структуры кислород-выделяющего комплекса (КВК) в Фотосистеме II растений с помощью импульсного двойного электрон-ядерного резонанса на ядрах марганца, анализа температурной зависимости скорости продольной релаксации электронного спина КВК и других методов спектроскопии ЭСЭ.

Основные результаты и выводы настоящего диссертационного исследования состоят в следующем:

1. Разработан новый метод изучения магнитного диполь-дипольного взаимодействия спинов неспаренных электронов на основе эффекта усиления дипольной модуляции в стимулированном ЭСЭ, обусловленного релаксацией нерезонансного спина (эффект RIDME). Данный метод позволяет детектировать дипольную модуляцию в случае спектров ЭПР произвольной ширины, в том числе в экспериментах импульсного ЭПР в высоких магнитных полях.

Для Иа+-транслоцирующей NADH:xhhoh оксидоредуктазы (Na+-NQR, фермент дыхательной цепи бактерии Vibrio Harveyi) по данным RIDME определено расстояние между парамагнитными кофакторами (железо-серным кластером [2Fe-2S]+ и анион-радикалом флавинасубъединицыNqrB FMN',~rB ) г- 22.5 ± 1.5 Á.

2. Разработан метод определения величины магнитного диполь-дипольного взаимодействия спинов неспаренных электронов с использованием импульсного двойного электрон-электронного резонанса с переключением магнитного поля. Опробована его модификация со сканирующей • накачкой нерезонансного электронного спина.

3. Разработан метод высокоточного измерения поперечных компонент (< Аш > и <Ауу>) тензора СТВ с ядром азота нитроксильного фрагмента 15N-замещенного нитроксильного радикала с помощью импульсного 15Ы-ДЭЯР. Для нитроксильных спиновых зондов в молекулярных стеклах при гелиевых температурах, благодаря высокой чувствительности метода, обнаружен квантовый предел в возбуждении молекулярных либраций.

4. Идентифицированы новые механизмы появления модуляции стимулированного ЭСЭ при сканировании интервала т в нитроксильных радикалах, обусловленные вращением экранирующих- метальных групп радикала.

Модуляция ЭСЭ возникает в случае их медленного вращения за счет спектральной диффузии, а в случае быстрого вращения - за счет продольной релаксации спинов метальных протонов. Анализ модуляции ЭСЭ в зависимости от температуры позволяет определить Аррениусовские параметры скорости вращения метальных групп

Показано, что стимулированное ЭСЭ является чувствительным методом для исследования малоугловых ориентационных движений нитроксильных спиновых зондов с амплитудой от 0.1° до нескольких градусов и временем корреляции в микросекундном диапазоне.

5. В спин-коррелированных триплет-радикальных парах 3Р<За~ в бактериальных фотосинтетических реакционных центрах обнаружен сигнал стимулированного ЭСЭ вне фазы. Разработан метод определения расстояния между 3Р и Сс использованием модуляции этого сигнала при сканировании интервала г. На основании данных ЭСЭ вне фазы обнаружен конформационный переход, происходящий в бактериальном реакционном центре при криогенных температурах. Зарегистрирован спад свободной индукции (ССИ) вне фазы, возникающий при селективном выжигании провала в спектре ЭПР 3РС>а-. Показано, что он модулирован с дипольной частотой, и что регистрация рефокусированного ССИ вне фазы позволяет избавиться от мертвого времени при изучении дипольной модуляции.

6. Метод стохастического накопления сигнала применен для регистрации сигналов импульсного ДЭЯР на ядрах магранца. Показано, что данный метод позволяет надежно регистрировать спектры Мп-ДЭЯР кислород-выделяющего комплекса (КВК) Фотосистемы II, в отличие от традиционного метода импульсного ДЭЯР с последовательным детектированием. Моделирование спектров ЭПР и Мп-ДЭЯР в восьмимиллиметровом диапазоне одним набором параметров позволило установить эффективные главные значения тензоров СТВ с ядрами марганца и уточнить главные значения д-тензора для состояний Эг и Бо КВК Фотосистемы II шпината.

Установлено, что продольная релаксации электронного спина для состояния Бо обусловлена Орбаховским процессом релаксации, определены аррениусовские параметры ее скорости.

Определен набор окислительных состояний индивидуальных ионов Мп: МщСШДУДУДУ) для состояния Бг и Мп4(Ш,Ш,Ш,1У) для состояния во- Получены предпочтительные схемы обменного взаимодействия спинов ионов Мп для состояний Б2 и во, которые позволяют объяснить структурные изменения в кластере МгцОхСа при переходе между этими состояниями.

1. Беляев С. Т. (ответственный редактор). Чародей эксперимента: Сборник статей об академике Е. К. Завойском. М: Наука, 1994. 254 с.

2. Бучаченко А. Л., Вассерман А. М. Стабильные радикалы: электронное строение, реакционная способность и применение. М: Химия, 1973. 408 с.

3. Дзюба С. А., Цветков Ю. Д. Исследование медленных вращений нитроксильных радикалов в вязких жидкостях методом спектроскопии электронного спинового эхо // Химическая Физика. 1982. - Т.П. - С. 11971204.

4. Дзюба С.А., Цветков Ю. Д. Динамика молекул в неупорядоченных средах. Новосибирск: Наука, 1991. 117 с.

5. Жидомиров Г. М., Салихов К. М., Цветков Ю. Д., Юданов В.Ф., Райцимринг А. М. Изучение взаимодействия парамагнитных частиц с магнитными ядрами окружающих молекул методами электронного спинового эха // Журнал Структурной Химии. 1968. - Т.9. - С.807 - 812.

6. Кулик Л. В., Дзюба С. А. Изучение структуры и динамики молекул в электронном спиновом эхо: новые подходы, основанные на спонтанных флюктуациях магнитных взаимодействий // Журнал Структурной Химии. -2004. Т.45. - С. 314 - 330.

7. Леше А. Ядерная индукция Москва: Издательство Иностранной Литературы, 1963. 684 с.

8. Милов А.Д., Салихов K.M., Щиров М.Д. Применение метода двойного резонанса в электронном спиновом эхо для изучения пространственного распределения парамагнитных центров в твердых телах // Физика твердого тела. 1981. - Т.23. - С.975 - 982.

9. Пармон В. Н., Кокорин А. И., Жидомиров Г. М. Стабильные бирадикалы. Новосибирск: Наука, 1980. 240 с.

10. Райцимринг А. М., Салихов К. М., Уманский Б. А., Цветков Ю. Д. // Мгновенная диффузия в электронном спиновом эхо парамагнитных центров, стабилизированных в твердых матрицах. ФТТ. 1974. - Т. 16. -С.756 - 766.

11. Салихов К. М., Семенов А. Г., Цветков Ю. Д. Электронное спиновое эхо и его применение. Новосибирск: Наука, 1976. 342 с.

12. Терещук М. Р., Терещук К. М., Чаплинский А. Б., Фукс Л. Б., Седов С. А. Малогабаритная радиоаппаратура, Киев: Наукова Думка, 1976. 560 с.

13. Шушаков O.A., Дзюба С.А., Цветков Ю.Д. Определение методом электронного спинового эха барьеров внутреннего вращения метальных групп, экранирующих парамагнитный фрагмент нитроксильных радикалов // Журнал Структурной Химии. 1989. - Т.ЗО. - С.75 - 80.

14. Юданов В.Ф., Салихов K.M., Жидомиров Г.М., Цветков Ю.Д. Модуляционные эффекты в ЭСЭ бирадикальных систем // Теоретическая и Экспериментальная Химия. 1969. - Т.5. - С.663 - 668.

15. Яблоков Ю. В., Воронкова В. А., Мосина Л. В. Парамагнитный резонанс обменных кластеров. М: Наука, 1988. 181 с.

16. Ahrling K. A., Pace R. J. Simulation of S-2 state multiline electron paramagnetic resonance signal of Photosystem II a multifrequency approach // Biophys. J. -1995.-V.68.-P.2081-2090.

17. Ahrling K., Peterson S., Styring S. An oscillating manganese electron paramagnetic resonance signal from the S-0 state of the oxygen evolving complex in photosystem II//Biochemistry. 1997. - V.36. - P.13148 - 13152.

18. Ahrling K. A., Smith P. J., Pace R. J. Nature of the Mn centers in photosystem II. Modeling and behavior of the g = 4 resonances and related signals // J. Am. Chem. Soc. 1998. - V.120. - P.13202 - 13214.

19. Ahrling K. A., Peterson S., Styring S. The So state EPR signal from the Mn cluster arises from an isolated ground state // Photosynthesis: Mechanisms and Effects Vol. 2 / Garab G. (ed.) Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1998. P. 1291-1294.

20. Ahrling K. A., Evans M. C. W., Nugent, J. H. A., Pace, R. J. The two forms of the S-2 state multiline signal in Photosystem II: effect of methanol and ethanol // Biochim. Biophys. Acta. 2004. - V. 1656. - P.66-77.

21. Ahrling K. A., Evans M. C. W., Nugent J. H. A., Ball R. J., Pace R. J. ESEEM studies of substrate water and small alcohol binding to the oxygen-evolving complex of photosystem II during functional turnover // Biochemistry. 2006. -V.45. - P.7069-7082.

22. Astashkin A. V., Mino H., Kawamori A., Ono T.-A. Pulsed EPR study of the S'3 signal in the Ca2+-depleted photosystem II // Chem. Phys. Lett. 1997. - V.272. -P.506-516.

23. Astashkin A.V., Hara H., Kawamori A., The pulsed electron-electron double resonance and "2+1" study of oriented oxygen-evolving and Mn-depleted preparations of photosystem II // J. Chem. Phys. 1998. - V.108. - P.3805 - 3812.

24. Barbon A., Brustolon M., Maniero A. L., Romanelli M., Brunei L.C. Dynamics and spin relaxation of tempone in a host crystal. An END OR, high field EPR and electron spin echo study // PCCP. 1999. - V.l. - P.4015 - 4023.

25. Bencini A, Gatteschi D. EPR of exchange-coupled systems. Berlin: Springer Verlag. 1990. 287 p.

26. Bercu V., Martinelli M., Massa C. A., Pardi L. A., Leporini D. Signatures of the fast dynamics in glassy polystyrene: First evidence by high-field Electron Paramagnetic Resonance of molecular guests // J. Chem. Phys. 2005. - V.123. -P.174906-174915.

27. Berthold D. A., Babcock G. T., Yocum C. F. A highly resolved, oxygen-evolving photosystem II preparation from spinach thylakoid membranes // FEBS Lett. -1981.-V.134.-P. 231-234.

28. Bloch F. Nuclear induction II Phys. Rev. 1958. - V.70. - P.460 - 474.

29. Blume R. J. Electron spin relaxation times in sodium ammonia solutions // Phys. Rev. 1958.-V. 109.-P. 1867- 1873.

30. Bogachev A. V., Murtazina R. A., Skulachev V. P. The Na+/e" stoichiometry of the Na+ -motive NADH:quinone oxidoreductase in Vibrio alginolyticus // FEBS Lett. 1997. - V.409. - P.475 - 477.

31. Bogachev A. V., Bertsova Y. V., Barquera B., Verkhovsky M. I. Sodium-dependent steps in the redox reactions of the Na+-motive NADH:quinone oxidoreductase from Vibrio harveyi II Biochemistry. 2001. - V.40. - P.7318-7323.

32. Bogachev A. V., Bertsova Y. V., Ruuge E. K., Wikstrom M., Verkhovsky M. I. Kinetics of the spectral changes during reduction of the Na+-motive NADH:quinone oxidoreductase from Vibrio harveyi II Biochim. Biophys. Acta. -2002.-V.1556.-P.113-120.

33. Bogachev A. V., Verkhovsky M. I. Na+-Translocating NADH:quinone oxidoreductase: progress achieved and prospects of investigations // Biochemistry (Mosc.) . 2005. - V.70. - P.143-149.

34. Bohmer R., Diezemann G., Hinze G., Rossler E. Dynamics of supercooled liquids and glassy solids // Progress Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 2001. - V.39. -P.191 -267.

35. Borbat P.P., Freed J.H., Multiple-quantum EPR and distance measurement // Chem. Phys. Lett. 1999. - V.313. - P.145 - 154.

36. Borbat P.P., Mchaourab H.S., Freed J.H., Protein structure determination using long-distance constraints from double-quantum coherence ESR: Study of T4 lysozyme // J. Am. Chem. Soc. 2002. - V.124. - P.5304-5314.

37. Borovykh I. V., Proskuryakov I .1., Klenina I. B., Gast P., Hoff, A. J. Magnetophotoselection study of the lowest excited triplet state of the primary donor in photosynthetic bacteria // J. Phys. Chem. B. 2000. - V.104. - P.4222 -4228.

38. Borovykh I.V., Kulik L.V., Dzuba S.A., Hoff A.J. Out-of-phase stimulated ESE appearing in the evolution of spin-correlated photosynthetic triplet-radical pairs // J. Phys. Chem. B. 2002. - V.106. - P. 12066 - 12071.

39. Borovykh I. V., Kulik L. V, Gast P., Dzuba S. A. Conformation transition in the protein of a photosynthetic reaction center observed at the nanometer range of distances at cryogenic temperatures // Chem. Phys. 2003. - V.294. - P.433 - 438.

40. Bossek U., Hummel H., Weyhermuller T., Wieghardt K., Russell S., van der Wolf L., Kolb U. The Mn2(IV)(|x-0)(n-PhB02)2.2+ unit: A new structural model for manganese-containing metalloproteins // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1996. -V.35. - P.1552-1554.

41. Boussac A., Zimmermann J. L., Rutherford A. W. EPR signals fron modified charge-accumulation states of the oxygen-evolving ensyme in Ca2+-deficient Photosystem II // Biochemistry. 1989. - V.28. - P.8984 - 8989.

42. Boussac A., Kühl H., Un S., Rogner M., Rutherford A. W. Effect of Near-Infrared Light on the S2-State of the Manganese Complex of Photosystem II from Synechococcus elongatus II Biochemistry. 1998. - V.37. - P.8995-9000.

43. Boussac A., Kühl H., Ghibaudi E., Rogner M., Rutherford A. W. Detection of an Electron Paramagnetic Resonance Signal in the So State of the Manganese Complex of Photosystem II from Synechococcus elongatus II Biochemistry. -1999.-V. 38. P. 11942- 11948.

44. Breit G., Rabi I. I. Measurement of nuclear spin // Phys. Rev. 1931. - V.38. -P.2082-2083.

45. Britt R. D., Lorigan G. A., Sauer K., Klein M. P., Zimmermann J.-L. The g=2 multiline EPR signal of the S2-state of photosynthetic oxygen evolving complex originates from a ground spin state // Biochim. Biophys. Acta. 1992. - V.1040. -P.95-101.

46. Buitink J., Dzuba S. A., Hoekstra F. A., SalikKov K. M., Tsvetkov Yu. D., Superslow rotations of nitroxide radicals studied by pulse EPR spectroscopy // Plant Physiology. 1998. - V.118. - P.531 - 541.

47. Campbell K. A., Gregor W., Pham P. D., Peloquin J. M., Debus R. J., Britt R. D. The 23 and 17 kDa extrinsic proteins of photosystem II modulate the magnetic properties of the Si-state manganese cluster // Biochemistry. 1998. - V.37. -P.5039 - 5045.

48. Carrell T. G., Tyryshkin A. M., Dismukes G. C. An evaluation of structural models for the photosynthetic water-oxidizing complex derived from spectroscopic and X-ray diffraction signatures // J. Biol. Inorg. Chem. 2002. -V.7. - P.2 - 22.

49. Casimir H. B. G, du Pre F. K. Note on thermodynamic interpretation of paramagnetic relaxation phenomena // Physica. 1938. - V.5. - P.507 -511.

50. Casey J. L., Sauer K. Cryogenic photogeneration of an intermediate species in photosynthetic oxygen evolution observed by electron paramagnetic resonance // Biochim. Biophys. Acta. 1984. - V.767. - P.21-28:

51. Chariot M. F., Boussac A., Blondin G. Towards a spin coupling model for the Mn-4 cluster in photosystem II // Biochim. Biophys. Acta. 2005. - V.1708. -P.120-132.

52. Cooper S. R., Calvin M. Mixed-valence interactions in di-|i-oxo bridged manganese complexes // J. Am. Chem. Soc. 1977. - V.99. - P.6623-6630.

53. Cooper S. R., Dismukes G. C., Klein M. P., Calvin M. Mixed-valence interactions in di-|j.-oxo bridged manganese complexes electron-paramagnetic resonance andmagnetic-susceptibility studies // J. Am. Chem. Soc. 1978. - V.100. - P.7248-7252.

54. Cowen J. A., Kaplan D. E. Spin-Echo Measurement of the Spin-Lattice and SpinSpin Relaxation in Ce3+ in Lanthanum Magnesium Nitrate // Phys. Rev. 1961. -V.124. - P.1098-1101.

55. Davies E. R., A new pulse ENDOR technique // Phys. Lett. A. 1974. - V.47. -P.l-2.

56. Dau H., Iuzzolino L., Dittmer J. The tetra-manganese complex of photosystem II during its redox cycle X-ray absorption results and mechanistic implications // Biochim. Biophys. Acta. - 2001. - V. 1503. - P.24-39.

57. Dexheimer S. L., Klein M. P. Detection of a paramagnetic intermediate in the SI state of the photosynthetic oxygen-evolving complex // J. Am. Chem. Soc. 1992. -V.114.-P.2821 -2826.

58. Dikanov S. A., Tsvetkov Yu. D. Electron Spin Echo Modulation (ESEEM) Spectroscopy. Boca Raton, FL: CRC Press, 1992. 412 p.

59. Dismukes G. C., Siderer Y. EPR spectroscopic observations of a manganese center associated with water oxidation in spinach chlorop lasts// FEBS Lett. -1980.-V.121.-P.78 80.

60. Dismukes G. C.; Blankenship R. E. The origin and evolution of photosynthetic oxygen production. // Photosystem II. The Light-Driven Water:Plastoquinone Oxidoreductase / Wydrzynski T., Satoh K. (eds.) Dordrecht: Springer. 2005. P. 683-695.

61. Dorfman Y. G. Einige Bemerkungen zur Kinntnisdes Mechanismus magnetischer Ercheinungen // Z. Phys. 1923. - V. 17. - P.98 -111.

62. Du J.-L., More K.M., Eaton S.S., Eaton G.R. Orientation dependence of electron-spin phase memory relaxation-times in copper(ii) and vanadyl complexes in frozen solution // Israel J. Chem. 1992. - V.32. - P.351-355.

63. Du J.L., Eaton S.S., Eaton G.R. Temperature and orientation dependence of electron-spin relaxation rates for bis(diethyldithiocarbamato)copper(ii) //J. Magn. Reson. A. 1995. - V.l 17. - P.67-72.

64. Dubinskii A. A., Maresch G. C., Spiess H. W., Two-dimensional electron paramagnetic resonance spectroscopy of nitroxides: Elucidation of restricted molecular motions in glassy solids // J. Chem. Phys. 1995. - V.100. - P.2437 — 2448.

65. Dubinskii A. A., Grishin Y. A., Savitsky A. N., Mobius K. Submicrosecond field-jump device for pulsed high-field ELDOR.// Appl. Magn. Reson. 2002. - V.22. -P. 369-386.

66. Dzuba S. A., Salikhov K. M., Tsvetkov Yu. D. Slow rotations (tau greater than or equal to 10"5 s) of methyl-groups in radicals studied by pulse electron-spin-resonance spectroscopy // Chem. Phys. Lett. 1981. - V. 89. - P. 568-572.

67. Dzuba S. A., Tsvetkov Yu. D. Magnetization transfer in pulsed electron paramagnetic resonance of 15N-nitroxides reorientational motion model of molecules in glassy liquids // Chem. Phys. - 1988. - V. 120. - P. 291-298.

68. Dzuba S. A., Tsvetkov Yu. D., Maryasov A. G. Echo-induced EPR-spectra of nitroxides in organic glasses model of orientational molecular motions near equilibrium position // Chem. Phys. Letters. - 1992. - V.188. - P.217-222.

69. Dzuba S.A. Echo-induced EPR-spectra of nitroxides study of molecular librations // Pure & Appl. Chem. - 1992b. - V.64. - P.825-831.

70. Dzuba S. A., Kodera Y., Hara H., Kawamori A., The use of selective hole burning in EPR spectra to study spectral diffusion and dipolar broadening // J. Magn. Res. 1993.-V.102.-P.257-260.

71. Dzuba S.A., Gast P., Hoff A.J. ESEEM study of spin-spin interactions in spin-correlated P+Qa" pairs in the photosynthetic purple bacterium Rhodobacter Sphaeroides R26II Chem. Phys. Lett. 1995. - V.236. - P.595 - 602.

72. Dzuba S. A., Watari II., Shimoyama Y., Maryasov A. G., Kodera Y., Kawamori A., Molecular motion of cholestane spin label in a miltibilayer in the gel phase studied using echo-detected EPR // J. Magn. Res. 1995. - V.l 15. - P.80 - 86.

73. Dzuba S. A., Bosch M. K., Hoff A. J. Electron spin echo detection of quantum beats and double-quantum coherence in spin-correlated radical pairs of protonated photosynthetic reaction centers // Chem. Phys. Lett. 1996. V. 248. - P. 427-433.

74. Dzuba S.A., Kawamori A. Selective hole burning in EPR: Spectral diffusion and dipolar broadening // Concept Magnetic Reson. 1996. - V.8. - P.49-61.

75. Dzuba S.A. Librational motion of guest spin probe molecules in glassy media // Phys. Lett. A. 1996. - V.213. - P.77-84.

76. Dzuba S. A. Libration motion of guest spin probe molecules in organic glasses: CW EPR and electron spin echo study // Spectrochimica Acta A. 2000. - V.56. -P.227 - 234.

77. Eaton S.S., Eaton G.R., Relaxation times of organic radicals and transition metal ions // Biological Magnetic Resonance, vol. 19 / Berlinner L.J., Eaton S.S., Eaton G.R. (Eds.) New York: Kluwer, 2000. P. 348-381. •

78. Eaton S. S., Harbridge J., Rinard G. A., Eaton G. R., Weber R. T. Frequency dependence of electron spin relaxation for three S=l/2 species doped into diamagnetic solid hosts // Appl. Magn. Reson. 2001. - V.20. - P. 151-157.

79. Ediger M.D., Annu. Spatially heterogeneous dynamics in supercooled liquids //Rev. Phys. Chem. 2000. - V.51. - P.99-128.

80. Einstein A., Ehrenfest P. A. Quantentheoretische Bemerkungen zum Experiment von Stern und Gerlach // Z. Phys. 1922. - V.l 1. - P.31- 34.

81. Epel B., Arieli D., Baute D., Goldfarb D. Improving W-band pulsed ENDOR sensitivity-random acquisition and pulsed special TRIPLE // Journal of Magnetic Resonance. 2003. - V.l64. - P.78-83.

82. Epel B., Gromov I., Stoll S., Schweiger A., Goldfarb D. Spectrometer manager: A versatile control software for pulse EPR spectrometers // Concepts in Magnetic Resonance Part B Magnetic Resonance Engineering. - 2005. - V.26B. - P.36-45.

83. Erilov D. A., Bartucci R., Guzzi R., Marsh D., Dzuba S.A., and Sportelli L. Echo-Detected Electron Paramagnetic Resonance Spectra of Spin-Labeled Lipids in Membrane Model Systems // J. Phys. Chem. B. 2004. - V.108. - P.4501-4507.

84. Ernst R. R., Bodenhausen G., Wokaun A. NMR in one and two dimensions. Clarendon Press: Oxford, 1987. 61 Op.

85. Evans M. C. W., Gourovskaya K., Nugent J. H A. Investigation of the interaction of the water oxidizing manganese complex of photosystem II with the aqueous solvent environment // FEBS Lett. 1999. - V.450. - P.285-288.

86. Evans M.C.W, Nugent J.H.A, Ball R.J, Muhiuddin I., Pace RJ. Evidence for a direct manganese-oxygen ligand in water binding to the S2 state of the photosynthetic water oxidation complex // Biochemistry. 2004. - V.43. - P.989-994.

87. Evans M. C. W., Ball R. J., Nugent J. H. A. Ammonia displaces methanol bound to the water oxidizing complex of photosystem II.in the S2 state // FEBS Lett. -2005. V.579. - P.3081 -3084.

88. Fedin M., Kalin M., Gromov I., Schweiger A., Application of 7t-photon induced transparency in two-frequency pulse electron paramagnetic resonance experiments// J. Chem. Phys. 2004. - V.120. - P.1361 - 1368.

89. Feher G., Okamura M. Chemical composition and properties of reaction centers // The Photosynthetic Bacteria / Clayton R. K., Sistrom W. R., (Eds.) New York: Plenum Press, 1978. P. 349 388.

90. Ferreira K. N., Iverson T. M., Maghlaoui K., Barber J., Iwata S. Architecture of the photosynthetic Oxygen-Evolving Center // Science. 2004. - V.303. - P. 18311838.

91. Fierz M. Zur theorie der susceptibilitat paramagnetischer alaune in wechselfeldern // Physica. 1938. - V.5. - P.433 - 436.

92. Force D. A., Randall D. W., Lorigan G. A., Clemens K. L., Britt R. D. ESEEM Studies of Alcohol Binding to the Manganese Cluster of the Oxygen Evolving Complex of Photosystem II // J. Am. Chem. Soc. 1998. - V.120. - P. 13321-13333.

93. Forsberg J. H. Gmelin Handbook of Inorganic Chemistry. Sc, Y, La-Lu Rare Earth Elements, vol. D3, Berlin: Springer-Verlag, 1981. p. 65-251.

94. Frisch R., Stern O. Uber die magnetische Ablenkung von Wasserstoff-molekulenund das magnetische moment des protons. I // Z. Phys. 1933. - V.85. -P.4- 16.

95. Fursman C. E., Bittl R., Zech S. G., Hore P. J. 95 GHz ESEEM of radical pairs: a source of radical separations and relative orientations // Chem. Phys. Lett. 2001.- V.342. -P.162-168.

96. Gafert J., Pschierer H., Friedrich J. Proteins and Glasses: A Relaxation Study in the Millikelvin Rang // Phys. Rev. Lett. 1995. - V. 74. - P.3704 - 3707.

97. Geijer P., Peterson S., Ahrling K. A., Deak Z., Styring S. Comparative studies of the So and S2 multiline electron paramagnetic resonance signals from the manganese cluster in photosystem II // Biochim. Biophys. Acta. 2001. - V.1503.- P.83-95.

98. George G. N., Prince, R. C., Cramer S. P. The manganese site of the photosynthetic water-splitting enzyme // Science. 1989. - V.243. - P.789-791.

99. Gerlach W., Stern O. Uber die Richtungsquantelung im Magnetfeld // Ann. Phys Leipzig. -1924. V.74. - P.673 - 699.

100. Goodman G., Leigh J.S. Distance between the electron paramagnetic resonance-visible copper and cytochrome a in bovine heart cytochrome oxidase // Biochemistry. 1985. - V. 24. - P.2310-2317.

101. Gorcester J., Freed, G. H. Two-dimensional Fourier-transform electron-spin-resonance spectroscopy //J. Chem. Phys. 1986. - V.85. - P.5375 - 5377.

102. Hahn E. L. Nuclear induction due to free larmor precession // Phys. Rev. 1950. -V. 77. - P.297 -298.

103. Hahn E. L. Spin echoes // Phys. Rev. 1950. - V. 80. - P.580 - 594.

104. Hansson O., Aasa R., Vanngard T. The Origin of the Multiline andg= 4.1 Electron Paramagnetic Resonance Signals from the Oxygen-Evolving System of Photosystem II // Biophys. J. 1987. - V.51. - P.825-832.

105. Hara H., Kawamori A., Astashkin A.V., Ono T. The distances from tyrosine D to redox-active components on the donor side of Photosystem II determined by pulsed electron-electron double resonance // Biochim. Biophys. Acta. 1996. - V. 1276.-P.140-146.

106. Hara H., Kawamori A. A selective hole burning method applied to distance determination between paramagnetic species in photosystems // Appl. Magn. Res. 1997.-V. 13. - P.241 -257.

107. Hara H., Dzuba S.A., Kawamori A., Akabori K., Tomo T., Satoh K., Iwaki M., Itoh S. The distance between P680 and Qa in photosystem II determined by EPR spectroscopy // Biochim. Biophys. Acta. 1997. - V. 1322. - P.77 - 85.

108. Heitler W., Teller E. Time Effects in the Magnetic Cooling Method. I // Proc. Royal Soc. (London) 1936 V. 155. P. 629 639 .

109. Hillier W., Wydrzynski T. Oxygen ligand exchange at metal sites implications for the O2 evolving mechanism of photosystem II // Biochim. Biophys. Acta. -2001.-V.1503.-P.197-209.

110. Hofer P., Grupp A., Nebenfuhr H., Mehring M. Hyperfine sublevel correlation (HYSCORE) spectroscopy: a 2D ESR investigation of the squaric acid radical // Chem. Phys. Lett. 1986. - V.132. - P.279-282.

111. Hoff A. J. Triplets: phosphorescence and magnetic resonance // Light emission by plants and bacteria / Govindjee, Amesz J., Fork D. C. (eds.) New York: Academic Press, 1986. P. 225 - 265.

112. Hoff A. J. (Ed.) Advanced EPR, Amsterdam: Elsevier, 1989. 918p.

113. Hoff A. J., Deisenhofer J. Photophysics of photosynthesis. Structure and spectroscopy of reaction centers of purple bacteria // Phys. Rep. 1997. - V.287. P.2 -247.

114. Hoff A.J., Gast P., Dzuba S.A., Timmel C. R., Fursman C. E., Hore P. J. The nuts and bolts of distance determination and zero- and double-quantum coherence in photoinduced radical pairs // Spectrochimica Acta A. 1998. - V.54. - P.2283-2293.

115. Holczer K., Schmalbein D. Bruker Report 1, 22 (1987).

116. Hubrich M., Maresh G. G., Spiess H. W., Application of pulsed ENDOR to the study of radicals in a liquid-crystalline copolyester // J. Magn. Reson. 1995. -V.113.-P.177- 184.

117. Hummel H. Bioanorganische Modellverbindungen fur die aktiven Zentren eisen-und manganhaltiger Metalloproteine // Doctoral thesis, Ruhruniversitat, Bochum, 1998.

118. Husted R., Du J.L., Eaton S.S., Eaton G.R. Temperature and orientation dependence of electron spin relaxation in molybdenum(V) porphyrins // Magn. Reson. Chem. 1995. - V.33. - P.66-69.

119. Hyde J. S., Dalton L., Very slow tumbling spin labels: adiabatic rapid passage // Chem. Phys. Lett. 1972. - V.16. - P.568 - 572.

120. Hyde J. S., Froncisz W., Mottley C. Pulsed ELDOR measurement of nitrogen Ti in spin labels // Chem. Phys. Lett. 1984. - V.l 10. - P.621 - 625.

121. Ioannidis N., Petrouleas V. Electron Paramagnetic Resonance Signals from the S3 State of the Oxygen-Evolving Complex. A Broadened Radical Signal Induced by Low-Temperature Near-Infrared Light Illumination // Biochemistry. 2000. -V.39. - P.5246-5254.

122. Ioannidis N., Nugent J. H. A., Petrouleas V. Intermediates of the S3 State of the Oxygen-Evolving Complex of Photosystem II // Biochemistr. 2002. - V.41. -P.9589-9600.

123. Ioannidis N., Zahariou G., Petrouleas, V. Trapping of the S2 to S3 State Intermediate of the Oxygen-Evolving Complex of Photosystem II // Biochemistry. 2006. - V.45. - P.6252-6259.

124. Isaev N.P., Dzuba S.A. Fast Stochastic Librations and Slow Rotations of Spin Labeled Stearic Acids in a Model Phospholipid Bilayer at Cryogenic Temperatures // J. Phys. Chem. B. 2008. - V.l 12. - P.13285-19291.

125. Jäckle J. II Amorphous Solids: Low-Temperature Properties / Phillips W. A. (ed.) Berlin:Springer, 1981. P. 135.

126. Jäger H., Koch A., Maus V., Spiess H.W., Jeschke G. J. Relaxation-based distance measurements between a nitroxide and a lanthanide spin label. // Magn. Reson. 2008. - V.194. - P.254-263

127. Jensen A. F., Su, Z., Hansen, N. K., Larson, F. K. X-Ray Diffraction Study of the Correlation between Electrostatic Potential and K-Absorption Edge Energy in a " Bis(mu-oxo) Mn(III)-Mn(IV) Dimer // Inorg. Chem. 1995. - V.34. - P. 42444252.

128. Jeschke G., Pannier M., Godt A., Spiess H. W. Dipolar spectroscopy and spin alignment in electron paramagnetic resonance // Chem. Phys. Lett. 2000. -V.331. - P.243 — 252.

129. Jeschke G., Koch A., Jonas U., Godt A. Direct Conversion of EPR Dipolar Time Evolution Data to Distance Distributions // J. Magn. Reson. 2002. - V.155. -P.72 - 82.

130. Jeschke G., Polyhach E. Distance measurement on spin-labeled macromolecules by pulsed electron paramagnetic resonance // Phys. Chem. Chem. Phys. 2007. -V. 9.-P. 1895- 1910.

131. Joliot P., Barbieri G., Chabaud R. Un nouveau modele des centres photochimiques du systeme II // Photochem. Photobiol. 1969. - V.10. - P.309 -329.

132. Juárez O., Nilges M. J., Gillespie P., Cotton J., Barquera B. Riboflavin is an active redox cofactor in the Na+-pumping NADH:quinone oxidoreductase (Na+-NQR) from Vibrio cholerall J. Biol. Chem. 2008. - V.283. - P.33162-33167.

133. Kamiya N., Shen J.-R. Crystal structure of oxygen-evolving photosystem II from Thermosynechococcus vulcanus at 3.7-Á resolution// Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 2003. - V.100. - P.98-103.

134. Kaplan D. E., Browne M. E. Electron free precession in paramagnetic free radicals // Phys. Rev. Lett. 1959. - V.2. - P.454 - 455.

135. Keijzers C. P. Reijerse E . J., Schmidt J. (Eds.) Pulsed EPR: new fields of applications, Amsterdam: North Holland, 1989. 238p.

136. Kirilina E.P., Dzuba S.A., Maryasov A.G., Tsvetkov Yu.D. Librational dynamics of nitroxide molecules in a molecular glass studied by echo-detected EPR// Appl. Magn. Reson. 2001. - V.21. - P.203-221.

137. Kivelson D. Theory of ESR Linewidths in free radicals // J. Chem. Phys. 1960. -V.33.-P.1094-1106.

138. Klauder J. R, Anderson P. W. Spectral diffusion decay in spin resonance experiment // Phys. Rev. 1962. - V.125. - P.912-932.

139. Kodera Y., Dzuba S. A., Hara H., Kawamori A. Distances from tyrosine D+ to the manganese cluster and the acceptor iron in photosystem II as determined by selective hole-burning in EPR spectra // Biochim. Biophys. Acta. 1994. -V.l 186. - P.91-99.

140. Kok B., Forbush B., McGloin M. Cooperation of charges in photosynthetic O2 evolution-I. A linear four step mechanism // Photochem. Photobiol. -1970. V.l 1.-P. 457-475.

141. Konda R., Du S. J., Eaton L.S., Eaton. G.R. Electron spin relaxation rates for nitridochromium(V) tetratolylporphyrin and nitridochromium(V) octaethylporphyrin in Frozen solution // Appl. Magn. Reson. 1994. - V.7. -P.185-193.

142. Kronig R. de L. On the mechanism of paramagnetic relaxation // Physica. 1939.- V.6. P. 33-43.

143. Kulik L.V., Dzuba S.A., Grigoryev I.A., Tsvetkov Yu.D. Electron dipole-dipole interaction in ESEEM of nitroxide biradicals // Chem. Phys. Lett. 2001. - V.343.- P.315 324.

144. Kulik L.V., Grishin Y.A., Dzuba S.A., Grigoryev I.A., S.V. Klyatskaya, S.F. Vasilevsky, Y.D. Tsvetkov. Electron dipole-dipole ESEEM in field-step ELDOR of nitroxide biradicals // J. Magn. Res. 2002. - V.157. - P.61-68.

145. Kulik L. V., Paschenko S.V., Dzuba S.A. 130 GHz ESEEM induced by electron-electron interaction in biradical // J. Magn. Reson. 2002. - V.159. - P.237 - 241.

146. Kulik L.V., Salnikov E.S., Dzuba S.A., Tsvetkov Yu.D. Electron Spin-Echo Envelope Modulation Induced by Slow Intramolecular Motion // J. Phys. Chem. A. 2003. - V.107. - P.3692-3695.

147. Kulik L.V., Borovykh I.V., Gast P., Dzuba S.A. Selective excitation in pulsed EPR of spin-correlated triplet-radical pair // J. Magn. Res. 2003. - V.162. - P.423 -428.

148. Kulik L.V., Salnikov E.S., Dzuba S.A. Nuclear spin relaxation in free radicals as revealed in a stimulated electron spin echo experiment // Appl. Magn. Res. -2005.-V.28.-P.l-11.

149. Kulik L. V., Lubitz W., Messinger J. Electron Spin-Lattice Relaxation of the So State of the Oxygen-Evolving Complex in Photosystem II and of Dinuclear Manganese Model Complexes // Biochemistry. 2005. - V.44. - P.9368-9374.

150. Kulik L. V., Epel B., Messinger J., Lubitz W. Pulse EPR, 55Mn-ENDOR and ELDOR-detected NMR of the S2-state of the Oxygen Evolving Complex in Photosystem II // Photosynthesis Res. 2005. V.84. - P. 347 - 353.

151. Kulik L. V., Epel B., Lubitz W., Messinger J. 55Mn Pulse ENDOR at 34 GHz of the So- and S2-States of the Oxygen Evolving Complex in Photosystem II. // J. Am. Chem. Soc. 2005. - V.127. - P.2392 - 2393.

152. Kulik L. V., Lubitz W. Electron-nuclear double resonance // Photosynthesis Res. -2009.-V.102.-P.391-401.

153. Kulikov A. I., Likhtenshtein G. I. The use of spin relaxation phenomena in the investigation of the structure of model and biological systems by the method of spin labels // Adv. Mol. Relax. Interact. Proc. 1977. - V.10. - P.47- 69.

154. Kurshev V.V., Raitsimring A.M., Tsvetkov Yu.D. Selection of dipolar interaction by "2 + 1" pulse train ESE // J. Magn. Reson. 1989. - V.81. - P.441 - 451.

155. Kuzek D., Pace R. J. Probing the Mn oxidation states in the OEC. Insights from spectroscopic, computational and kinetic data // Biochim. Biophys. Acta. 2001. -V.1503. - P.123-137.

156. Larsen R.J., Singel DJ. Double electron resonance spin echo modulation: spectroscopic measurement of electron spin pair separations in orientationally disordered solids // J. Chem. Phys. 1993. - V.98. - P.5134 - 5146.

157. Likhtenshtein G., Yamauchi J., Nakatsuji S.I., Smirnov A.I., Tamura R. Nitroxides: Applications in Chemistry, Biomedicine, and Material Science // Angewandte Chemie International Edition. 2008. - V.47. - P.9579-9590.

158. Loll B., Kern J., Saenger W., Zouni A., Biesiadka. Towards complete cofactor arrangement in the 3.0 A resolution structure of photosystem II // Nature. 2005. -V.438. - P.1040-1044.

159. Lorigan G. A., Britt R. D. Temperature-dependent pulsed electron paramagnetic resonance studies of the S2 state multiline signal of the photosynthetic oxygen-evolving complex // Biochemistry. 1994. - V.33. -' P. 12072-12076.

160. Lorigan G. A., Britt R. D. Electron spin-lattice relaxation studies of different forms of the S2 state multiline EPR signal of the Photosystem II oxygen-evolving complex // Photosynth. Res. 2000. - V.66. - P.189-198.

161. Matsukawa T., Mino H., Yoneda D., Kawamori A. Dual-Mode EPR Study of New Signals from the S3-State of Oxygen-Evolving Complex in Photosystem II // Biochemistry. 1999. - V.38. - P.4072 - 4077.

162. McCalley R. C., Shimshick E. J., McConnell H. M., The effect of slow rotational motion on paramagnetic resonance spectra // Chem. Phys. Lett. 1972. - V.13. -P.115 - 119.

163. McEvoy J. P., Brudvig G. W. Structure-based mechanism of photosynthetic water oxidation // Phys. Chem. Chem. Phys. 2004. - V.6. - P.4754-4763.

164. McEvoy J. P., Gascon J. A., Batista V. S., Brudvig G. W. The mechanism of photosynthetic water splitting // Photochem. Photobiol. Sci. 2005. - V.4. - P.940-949.

165. McGann W. J., Frank H. A. Transient electron spin resonance spectroscopy of the carotenoid triplet state in Rhodopseudomonas Sphaeroides wild type // Chem. Phys. Lett. 1985. - V.121. - P. 253-261.

166. Merks R. P. J., de Beer R. Two-dimensional Fourier transform of electron spin echo envelope modulation. An alternative for ENDOR // J. Phys. Chem. 1979. -V.83. - P.3319-3322.

167. Messinger J., Robblee J. H., Yu W. O., Sauer K., Yachandra V. K.,. Klein M. P. The So State of the Oxygen-Evolving Complex in Photosystem II Is Paramagnetic: Detection of an EPR Multiline Signal // J. Am. Chem. Soc. 1997.- V.119.-P.11349- 11350.

168. Messinger J., Nugent H. A., Evans M. C. W. Detection of an EPR Multiline Signal for the S0* State in Photosystem II // Biochemistry. 1997. V.36. - P. 11055- 11060.

169. Messinger J. Evaluation of different mechanistic proposals for water oxidation in photosynthesis on the basis of Mn40xCa structures for the catalytic site and spectroscopic data // J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004. - V.6. - P.4764 - 4771.

170. Millhauser G.L., Freed J.H., J. Two dimensional electron spin echo spectroscopy and slow motions // J. Chem. Phys. 1984. - V.81. - P.37-48.

171. Milov A. D., Salikhov K. M., Shirov M. D. Application of ELDOR in electron-spin echo for paramagnetic center space distribution in solids // Fiz. Tverd. Tela. -1981.-V.23.-P.975-982.

172. Milov A.D., Ponomarev A.B., Tsvetkov Yu.D. Electron-electron double resonance in electron spin echo: Model biradical systems and the sensitized photolysis of decalin // Chem. Phys. Lett. 1984. - V.l 10. - P.67 - 72.

173. Milov A.D., Maryasov A.G., Tsvetkov Yu.D. Pulsed electron double resonance (PELDOR) and its applications in free-radicals research // Appl. Magn. Reson. -1998.- V.15.-P.107- 143.

174. Mims W.B., Nassau K., McGee J. D. Spectral Diffusion in Electron Resonance Lines // Phys. Rev. 1961. - V. 123. - P.2059-2069.

175. Mims W.B. Electric Field Effects in Spin Echoes // Phys. Rev. 1964. - V.133. -P.835-840.

176. Mims W.B. Pulsed ENDOR Experiments // Proc. Roy. Soc. London. 1965. -V.283. - P. 452- 457.

177. Mims W.B. Electron spin-echoes // Electron Paramagnetic Resonance / Geshwind S. (ed.) New York: Plenum Press, 1972, P. 263-351.

178. Mino H, Kawamori A., Ono T. Pulsed EPR studies of doublet signal and singletlike signal in oriented Ca2+-depleted PSII membranes: Location of the doublet signal center in PSII // Biochemistry. 2000. - V.39. - P. 11034-11040.

179. Mino H., Ono T. Applications of pulsed ELDOR-detected NMR measurements to studies of photosystem II: Magnetic characterization of Yd tyrosine radical and Mn2+ bound to the high-affinity site // Appl. Mag. Res. 2003. - V.23. - P.571-583.

180. Mukherjee C., Weyhermuller T., Wieghardt K., Chaudhuri P. A trinuclear complex containing MnnMninMnIV, radicals, quinone and chloride ligands potentially relevant to PS II // Dalton Transactions. 2006. - P.2169-2171.

181. Mukhopadhyay S., Mandal S. K., Bhaduri S., Armstrong, W. H. Manganese Clusters with Relevance to Photosystem II // Chem. Rev. 2004. - V.104. -P.3981-4026.

182. Narr E., Zimmermann H., Godt A., Goldfarb D., Jeschke G. Structure and dynamics of copper complexes with 2,2':6',2"-terpyridines in glassy matrices // Phys. Chem. Chem. Phys. 2003. - V.5. - P.3959 -3967.

183. Ono T., Noguchi T., Inoye Y., Kusunoki M., Matsishita T., Oyanagi H. X-ray Detection of the Period-Four Cycling of the Manganese Cluster in Photosynthetic Water Oxidizing Enzyme // Science. 1992. V. 258. P. 1335 1337.

184. Orbach R. Spin-lattice relaxation in rare-earth salts // Proc. R. Soc. Lon.Ser. 1961. V. 264. P. 458-484.

185. Orbach R. Spin-lattice relaxation in rare-earth salts field dependence of 2-phonon process // Proc. R. Soc. Lon.Ser. - 1961 A. - V.264. - P.485-495.

186. Pace R. J., Smith P., Bramley R., Stehlik D. EPR saturation and temperature dependence studies on signals from the oxygen-evolving centre of photosystem II //Biochim. Biophys. Acta. 1991. - V.1058. - P.161-170.

187. Page C. C., Moser C. C., Chen X., Dutton P. L. Natural engineering principles of electron-tunnelling in biological oxidation-reduction // Nature. 1999. - V.402. -P.47-52.

188. Pannier M., Veit S., Godt A., Jeschke G., Spiess H.W. Dead-time free measurement of dipole-dipole interactions between electron spins // J. Magn. Reson. 2000. - V. 142. - P.331 - 340.

189. Parak F., Achterhold K. Protein dynamics studied on myoglobin // Hyperfine Interact. 1999. - V.123. - P.825 - 840.

190. Paschenko S. V., Toropov Y. V., Dzuba S. A., Tsvetkov Y. D., Vorobiev A. K. Temperature dependence of amplitudes of libration motion of guest spin-probe molecules in organic glasses // J. Chem. Phys. 1999. - V.l 10. - P.8150.

191. Poluektov O. G., Utschig L. M., Dalosto S., Thurnauer M. C. Probing Local Dynamics of the Photosynthetic Bacterial Reaction Center with a Cysteine Specific Spin Label // J. Phys. Chem. B. 2003. - V.107. - P.6239-6224.

192. Polyhach Y., Godt A., Dauer C., Jeschke G. Spin pair geometry revealed by high-field DEER in the presence of conformational distributions // J. Magn. Reson. -2007. V.185. - P.118-129.

193. Poole C. P. Jr., Farach H. A. Preparing the way for paramagnetic resonance // Foundations of modern EPR / Eaton G. A., Eaton S. A., Salikhov K. M. (eds.) Singapore: World Scientific, 1998. P. 13 24.

194. Rabi I. I., Milman S., Kusch P, Zacharias J. R. The molecular beam resonance method for measuaring nuclear magnetic moments. The magnetic moments of 3Li6,3Li7 and 9F19 // Phys. Rev. 1939. - V.55. - P.526 - 535.

195. WaterrPlastoquinone Oxidoreductase" I / Wydrzynski T., Satoh K. (eds.) Dordrecht: Springer, 2005. P. 329-346.

196. Rich P. R., Meunier B., Ward F. B. Predicted structure and possible ionmotive mechanism of the sodium-linked NADH-ubiquinone oxidoreductase of Vibrio alginolyticus II FEBS Lett. 1995. - V.375. - P.5-10.

197. Robblee J. H., Cinco R. M., Yachandra V. K. X-ray spectroscopy-based structure of the Mn cluster and mechanism of photosynthetic oxygen evolution // Biochim. Biophys. Acta. 2001. - V.1503. - P. 7-23.

198. Rozantsev E. G., Free Nitroxyl Radicals. New York: Plenum Press, 1970.

199. Saalmueller J. W., Long H. W., Maresch G. G., Spiess H. W., J, Two-dimensional field-step ELDOR. A method for characterizing the motion of spin probes and spin labels in glassy solids // Magn. Reson. 1995. - V.l 15. - P.193 -208.

200. Salikhov K.M., Kandrashkin Yu.E., Salikhov A.K. Pecularities of free induction decay and primary spin echo signal for spin-correlated radical pairs // Appl. Magn. Reson. 1992.-V.3. - P. 199-217.

201. Salikhov K. M., Golbeck J. H., Stehlik D. Quantum teleportation across a biological membrane by means of correlated spin pair dynamics in photosynthetic reaction centers // Appl. Magn. Res. 2007. - V.31. - P. 237 - 252.

202. Salikhov K. M. (Ed.) Treasures of Eureka, Vol. 1. "Electron paramagnetic resonance: from fundamental research to pioneering applications and Zavoisky Award". Wellington, New Zeeland: Axas Publishing. 2009. 210 p.

203. Savitsky A., Plato M., Mobius K. The Temperature Dependence of Nitroxide Spin-Label Interaction Parameters: a High-Field EPR Study of Intramolecular Motional Contributions //Appl Magn Reson. 2010. - V.37. - P.415-434.

204. Saxena S., Freed J.H. Double-quantum two-dimensional Fourier transform electron spin resonance: distance measurement // Chem. Phys. Lett. 1996. -V.251. - P.102 - 110.

205. Saxena S., Freed J. H. Two-dimensional electron spin resonance and slow motions // J. Phys. Chem. A. 1997. - V. 101. - P.7998 - 8008.

206. Saxena S., Freed J. H. Theory of double-quantum two-dimensional electron spin resonance with application to distance measurement // J. Chem. Phys. 1997. -V.107. - P.1317-1340.

207. Schlichter J., Friedrich J., Herenyi L., Fidy J. Trehalose Effect on Low Temperature Protein Dynamics: Fluctuation and Relaxation Phenomena // Biophys. J. 2001. - V.80. - P. 2011 - 2017.

208. Schmidt C., Blümich В., Spiess H.W. Deuteron two-dimensional exchange NMR in solids // J. Magn. Reson. 1988. - V.79. - P. 269 - 290.

209. Schnegg A., Fuhs M., Rohrer M., Lubitz W., Prisner T.F., Möbius K. Molecular Dynamics of Qa"' and QB"' in Photosynthetic Bacterial Reaction Centers Studied by Pulsed High-Field EPR at 95 GHz. // J. Phys. Chem. B. 2002. - V.106. -P.9454-9462.

210. Schosseier P, Wacker T. Schweiger A. Pulsed ELDOR Detected NMR // Chemical Physics Letters. 1994. - V.224. - P. 319-324.

211. Schwartz L. J., Millhauser G. L., Freed J. H. Two-dimensional electron spin echoes: magnetization transfer and molecular dynamics // Chem. Phys. Lett. -1986. V.127. - P.60-66.

212. Schweiger A., Jeschke G. Principles of pulsed EPR. Oxford University Press, 2001,578 p.

213. Siegbahn P. E. M., Lundberg M. Hydroxide instead of bicarbonate in the structure of the oxygen evolving complex // J. Inorg. Biochem. 2006. - V.100. - P.1035-1040.

214. Sillescu H., Böhmer R., Diezemann G., Hinze G. Heterogeneity at the glass transition: what do we know? //J. Non-Cryst. Solids. 2002. - V. 6. - P.307-310.

215. Sinnecker S., Reijerse E., Neese F., Lubitz W. Hydrogen Bond Geometries from Electron Paramagnetic Resonance and Electron-Nuclear Double Resonance

216. Parameters: Density Functional Study of Quinone Radical Anion-Solvent Interaction //J. Am. Chem. Soc. 2004. - V.126. - P.3280-3290.

217. Sproviero E. M., Gascon J. A., McEvoy J. P., Brudvig G. W., Batista V. S. . QM/MM Models of the 02-Evolving Complex of Photosystem II // J. Chem. Theo. Comp. 2006. - V.2. - P. 1119-1134.

218. Stern O. Der Weg zur Experimentellen Priifung der Richtungsquantelung im Magnetfeld // Z. Phys. 1921. - V.7. - P. 249-253.

219. Stoll S., Schweiger A. EasySpin, a comprehensive software package for spectral simulation and analysis in EPR // Journal of Magnetic Resonance. 2006. -V.178. - P.42-55.

220. Su J. H., Havelius K. G. V., Mamedov F., Ho F. M., Styring S. Spectral Resolution of the Split EPR Signals Induced by Illumination at 5 K from the Si, S3, and So States in Photosystem II // Biochemistry. 2006. - V.45. - P.7617-7627.

221. Surovtsev N. V., Sokolov A. P. Frequency behavior of Raman coupling coefficient in glasse // Phys. Rev.B. 2002. - V.66. - P.054205(l)-054205(6).

222. Tang J., Thurnauer M.C., Norris J.R. Electron spin echo modulation due to exchange and dipolar coupling in a spin-correlated radical pair // Chem. Phys. Lett. 1994. - V.219. - P.283 - 290.

223. Tang J., Thurnauer M. C., Kubo А., Нага H., Kawamori A. Anomalous pulse-angle and phase dependence of Hann's electron spin echo and multiple-quantum echoes in a photoinduced spin-correlated radical pair // J. Chem. Phys. 1997. -V. 106. P. 7471-7478.

224. Teutloff C., Kessen S., Kern J., Zouni A., Bittl R. High-field (94-GHz) EPR spectroscopy on the S2 multiline signal of photosystem II // FEBS Lett. 2006. -V.580. - P.3605-3609.

225. Telser J., Lee H. I., Hoffman В. M. Investigation of exchange couplings in Fe3S4.+ clusters by electron spin-lattice relaxation // J. Biol. Inorg. Chem. 2000. - V. 5. - P.369-380.

226. Thomas D. D., Hyde J. S., Dalton L., Rotational diffusion studied by passage saturation transfer electron paramagnetic resonance // J. Chem. Phys. .1976. -V.65. - P.3006 — 3024.

227. Thurnauer M. C., Norris J. R. An electron spin echo phase shift observed in photosynthetic algae. Possible evidence for dynamic radical pair interaction //'' Chem. Phys. Lett. 1980. - V.76. - P. 557 - 561.

228. Tietz C., Jelezko F., Gerken U., Schuler S., Schubert A., Rogl I I., Wrachtrup J. Single Molecule Spectroscopy on the Light-Harvesting Complex II of Higher Plant// Biophys. J. 2001. - V.81. - P. 556 - 562.

229. Tokuda H., Unemoto T. A respiration-dependent primary sodium extrusion system functioning at alkaline pH in the marine bacterium Vibrio alginolyticus И Biochem. Biophys. Res. Commun. 1981. - V. 102. - P.265-271.

230. Tsvetkov Y. D., Dzuba S. A. Pulsed ESR and molecular motions// Appl. Magn. Reson. 1990. - V.l. - P. 179 - 194.

231. Tsvetkov Y. D., Milov A.D., Maryasov A.G. Pulse electron-electron, double resonance (PELDOR) as nanometre range EPR spectroscopy // Uspekhi Khimii. -2008.-V.77.-P.515-550.

232. Turk K., Puhar A., Neese F., Bill E., Fritz G., Steuber J. NADH oxidation by the Na+-translocating NADH:quinone oxidoreductase from Vibrio cholerae\ functional role of the NqrF subunit // J. Biol. Chem. 2004. - V.279. - P.21349-21355.

233. Tyryshkin A. M., Lyon S. A., Jantsch W., Schaffler F. Spin Manipulation of Free Two-Dimensional Electrons in Si/SiGe Quantum Wells // Phys. Rev. Lett. 2005. - V.94.-P.126802-126806.

234. Van Vleck J. H. The Jahn-Teller Effect and Crystalline Stark Splitting for Clusters of the Form XY6 // J. Chem. Phys. 1939. - V.7. - P. 72 - 84.

235. Van Vleck J. H. Paramagnetic Relaxation Times for Titanium and Chrome Alum // Phys. Rev. 1940. - V.57. - P.426 - 447.

236. Uhlenbeck G. E., Goudsmit S. Spinning electrons and the structure of spectra // Nature. 1926. - V.l 17. - P.264 - 265.

237. Wagner G. C., Colvin J. T., Allen J. P., Stapleton H. J. Fractal models of protein-structure, dynamics, and magnetic-relaxation // J. Am. Chem. Soc. 1985. -V.107. - P.5589-5594.

238. Waller I. Über die Magnetisierung von paramagnetischen Kristallen in Wechselfeldern // Z. Phys. 1932. - V.78. - P.370 - 388.

239. Wasserman A. M. Spin probes in micelles // Uspekhi Khimii. 1994. V. 63. - P. 391 -401.

240. Wasserman A. M., Kasaikin V. A., Timofeev V. P. EPR spin probes and spin label studies of some low-molecular polymers and micelles // Spectrochim. Acta A. 1998. - V. 54. - P. 2295 - 2308.

241. Wrachtrup J., Jelezko F. Quantum information processing in diamond // J. Phys. Condens. Matter. 2006. - V.18. - P.807-824.

242. Weber R. T., Disselhorst J. A. J. M., Prevo L. J., Schmidt J., Wenckebach W. T. Electron spin-echo spectroscopy at 95 GHz // J. Magn. Reson. 1989. - V.81. -P.129-144.

243. Whiffen D. H. ENDOR transition moments //Mol. Phys. 1966. - V. 10. - P. 595 -596.

244. Willer M., Granwehr J., Forrer J., Schweiger A. Two-Dimensional Nuclear-Zeeman-Resolved Electron Spin Echo Envelope Modulation (NZ-ESEEM) Spectroscopy // J. Magn. Reson. 1998. - V.133. - P.46-52.

245. Yachandra V. K., DeRose V. J., Latimer M. J., Mukerji I., Sauer K., Klein M. P. Where plants make oxygen: a structural model for the photosynthetic oxygen-evolving manganese cluster // Science. 1993. - V.260. - P.675-679.

246. Yachandra V. K., Sauer K., Klein M. P. Manganese Cluster in Photosynthesis: Where Plants Oxidize Water to Dioxygen // Chem.-Rev. 1996. - V.96. - P.2927 -2950.

247. Yamauchi T., Mino H., Matsukawa T., Kawamori A., Ono T. Parallel Polarization Electron Paramagnetic Resonance Studies of the Si-State Manganese Cluster in the Photosynthetic Oxygen-Evolving System // Biochemistry. 1997. - V.36. -P.7520 - 7526.

248. Yang M., Richert R. Solvation dynamics and probe rotation in glass-forming liquids // Chem. Phys. 2002. - V.284. - P. 103-114.

249. Yano J., Kern J., Sauer K., Latimer M. J., Pushkar Y., Biesiadka J., Loll B., Saenger W., Messinger J., Zouni A., Yachandra V. K. Where Water Is Oxidized to Dioxygen: Structure of the Photosynthetic Mn4Ca Cluster // Science. 2006. -V.314. - P.821-825.

250. Zaripov R. B., Dzhabarov V. I., Knyazev A. A., Galyametdinov Yu. G., Kulik L. V. Use of Additional Fast-Relaxing Paramagnetic Species for Improvement of RIDME Performance // Appl. Magn. Res. 2011. - V.40. - P. 11 - 19.

251. Zavoisky E. K. Relaxation of liquid solutions for perpendicular fields // J. Phys. USSR. 1945. - V.9. - P. 211- 216.

252. Zavoisky E. K Spin magnetic resonance in the decimetre-wave region // J. Phys. USSR. 1946. - V.10. - P.197 - 198.

253. Zech S.G., Lubitz W., Bittl R. Pulsed EPR experiments on radical pairs in photosynthesis: Comparison of the donor-acceptor distances in photosystem I and bacterial reaction centers // Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1996. - V.100. -P.2041 -2044.

254. Zech S.G., Kurreck J., Renger G., Lubitz W., Bittl R. Determination of the distance between Yox'z and Q~"a in photosystem II by pulsed EPR spectroscopy on light-induced radical pairs // FEBS Lett. 1999. - V.442. - P. 79-82.

255. Zimmermann J. L., Rutherford A. W. EPR studies of the oxygen-evolving enzyme of Photosystem II // Biochim. Biophys. Acta. 1984. - V.767. - P. 160167.

256. Zouni A., Witt H. Т., Kern J., Fromme P., Klauss N., Sanger W. Crystal structure of photosystem II from Synechococcus elongatus at 3.8 A resolution // Nature. -2001.-V.409.-P.739-743.