Электронный парамагнитный резонанс в биологии. - 2 стр.

    Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) служит для
изучения парамагнитных центров (неспаренных электронов) в веществах и в их
окружениях. Его применение связано с изучением органических свободных
радикалов, комплексных ионов парамагнитных металлов и фотовозбужденных
триплетных состояний.
    Примерами парамагнитных частиц служат свободные радикалы,
возникающие как в результате повреждающего действия радиации на
биологические структуры, так и при фотохимическом окислении хлорофилла.
    Ионы парамагнитных металлов Fe, Co, Ni, Сu, Мn являются
распространенными в биологических системах парамагнитными частицами,
входящими в состав энзимов. Парамагнетизм этих ионов обусловлен
особенностями заполнения электронных оболочек, в результате чего
энергетически выгодным оказывается наличие неспаренных электронов на не-
которых внутренних орбиталях. Метод ЭПР позволяет наблюдать
окислительно-восстановительные превращения этих металлов и судить, таким
образом, об их функционировании.
    Методом ЭПР исследуют и фотобиологические реакции, так как
триплетные состояния, возникающие под действием света, обладают двумя
неспаренными электронами.
    Метод ЭПР основан на известном эффекте Зеемана, заключающемся в том,
что при введении парамагнитной частицы, характеризующейся квантовым
числом S , в постоянное магнитное поле, ее основной энергетический уровень
расщепится на 2S + 1 подуровней, отделенными друг от друга интервалами
энергии ΔE , равными
                                ΔE = gβH ,                              (1)
                                                     эрг ⎛ Дж ⎞
    где β -магнетон Бора, равный 9.2732 ⋅ 10 − 21         ⎜     ⎟ , H -напряженность
                                                    Гаусс ⎝ мТл ⎠
внешнего магнитного поля, g ("g-фактор"), фактор спектроскопического
расщепления, определяющий, по существу, величину эффективного магнитного
момента частиц. Для свободного электрона, т.е. для электрона не обладающего
орбитальным движением, g-фактор равен 2,002319.
    Рассмотрим наиболее простой и в то же время наиболее распространенный
случай - S = 1 2 (один неспаренный электрон). В магнитном поле H магнитный
момент электрона ориентируется либо по полю, либо против поля. Другими
словами, возникнут два Зеемановских уровня с магнитными квантовыми
числами S = ± 1 2 и с расщеплением gβH между ними.
    При подаче на парамагнитный образец, помещенный в постоянное
магнитное поле H , высокочастотного магнитного поля с перпендикулярной к
H ориентацией магнитного вектора с частотой
                                 ΔE gβH
                            ν=      =                                            (2)
                                  h   h
под действием излучения происходят равновероятно переходы неспаренных
электронов с более низкого на более высокий энергетический уровень, которые

                                        2