{"id":{"repo_id":"freiburg-diss","oai_identifier":"oai:freidok.uni-freiburg.de:1097"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/freiburg-diss/oai:freidok.uni-freiburg.de:1097","repository":{"repo_id":"freiburg-diss","name":"University of Freiburg","base_url":"https://freidok.uni-freiburg.de/oai/oai2.php"},"display":{"title":"Zeitaufgelöste EPR-Untersuchungen zur Struktur und Dynamik von Radikalpaar-Intermediaten in photosynthetischen Reaktionszentren und Modellsystemen","abstract":"Die Arbeit berichtet über zeitaufgelöste EPR-Untersuchungen an den Radikalpaar-Intermediaten der Photosynthese. Untersucht werden das sekundäre Radikalpaar P865+QA- im photosynthetischen Reaktionszentrum des Purpurbakteriums Rhodobacter sphaeroides, das sekundäre Radikalpaar P700+A1- im Photosystem I des Cyanobakteriums Synechococcus lividus, sowie die sequentiellen Radikalpaare des photosynthetischen Modellsystems ZCPINI. <br>Schwerpunkt der Untersuchungen zum sekundären Radikalpaar P865+QA- des photosynthetischen Reaktionszentrums in Rb. sphaeroides sind Q-Band-EPR-Experimente (34 GHz) mit hoher Zeitauflösung. Bei diesen Experimenten werden nach einem Laserimpuls schnelle Oszillationen der EPR-Signale beobachtet. Aus der ausgeprägten Abhängigkeit dieser Quantenschwebungen von der experimentellen Magnetfeldstärke wird in einer Computeranalyse die relative räumliche Anordnung der Radikale P865+ und QA- bestimmt. Die Analyse des zweidimensionalen EPR-Experiments liefert eine neue Geometrie für den ladungsgetrennten Zustand des Reaktionszentrums. Dieser Befund wird im Zusammenhang mit dem sequentiellen Elektronentransfer im photosynthetischen Reaktionszentrum diskutiert. <br>W-Band-EPR-Spektren (95 GHz) des sekundären Radikalpaars P700+A1- in ganzen Zellen des Cyanobakteriums S. lividus weisen auf eine partielle Orientierung der Reaktionszentren im EPR-Magnetfeld hin. Dieser Effekt wird auf die diamagnetische Anisotropie der Membranproteine in der Thylakoidmembran zurückgeführt. Aufgrund der Anordnung der Thylakoide in der Zelle wird eine Orientierung der stäbchenförmigen Zellen senkrecht zur Feldrichtung des EPR-Spektrometers vorhergesagt. Eine quantitative Analyse des Orientierungseffekts bietet die Grundlage für ein vollständiges dreidimensionales Strukturmodell des sekundären Radikalpaars P700+A1- innerhalb des Photosystems I. <br>Zeitaufgelöste Q-Band-EPR-Untersuchungen am photosynthetischen Modellsystem ZCPINI in flüssigkristalliner Matrix zeigen innerhalb eines Zeitintervalls von 150 ns nach einem Laserblitz die EPR-Spektren von drei unterschiedlichen Radikalpaaren. Die Analyse des zeitabhängigen EPR-Signals auf der Basis eines kinetischen Modells liefert den direkten Nachweis für sequentiellen Elektronentransfer im Triplettkanal. Bei Raumtemperatur erfolgt dieser Prozeß mit einer Zeitkonstante von 50 ± 1 ns.","abstract_html":"Die Arbeit berichtet über zeitaufgelöste EPR-Untersuchungen an den Radikalpaar-Intermediaten der Photosynthese. Untersucht werden das sekundäre Radikalpaar P865+QA- im photosynthetischen Reaktionszentrum des Purpurbakteriums Rhodobacter sphaeroides, das sekundäre Radikalpaar P700+A1- im Photosystem I des Cyanobakteriums Synechococcus lividus, sowie die sequentiellen Radikalpaare des photosynthetischen Modellsystems ZCPINI. &lt;br&gt;Schwerpunkt der Untersuchungen zum sekundären Radikalpaar P865+QA- des photosynthetischen Reaktionszentrums in Rb. sphaeroides sind Q-Band-EPR-Experimente (34 GHz) mit hoher Zeitauflösung. Bei diesen Experimenten werden nach einem Laserimpuls schnelle Oszillationen der EPR-Signale beobachtet. Aus der ausgeprägten Abhängigkeit dieser Quantenschwebungen von der experimentellen Magnetfeldstärke wird in einer Computeranalyse die relative räumliche Anordnung der Radikale P865+ und QA- bestimmt. Die Analyse des zweidimensionalen EPR-Experiments liefert eine neue Geometrie für den ladungsgetrennten Zustand des Reaktionszentrums. Dieser Befund wird im Zusammenhang mit dem sequentiellen Elektronentransfer im photosynthetischen Reaktionszentrum diskutiert. &lt;br&gt;W-Band-EPR-Spektren (95 GHz) des sekundären Radikalpaars P700+A1- in ganzen Zellen des Cyanobakteriums S. lividus weisen auf eine partielle Orientierung der Reaktionszentren im EPR-Magnetfeld hin. Dieser Effekt wird auf die diamagnetische Anisotropie der Membranproteine in der Thylakoidmembran zurückgeführt. Aufgrund der Anordnung der Thylakoide in der Zelle wird eine Orientierung der stäbchenförmigen Zellen senkrecht zur Feldrichtung des EPR-Spektrometers vorhergesagt. Eine quantitative Analyse des Orientierungseffekts bietet die Grundlage für ein vollständiges dreidimensionales Strukturmodell des sekundären Radikalpaars P700+A1- innerhalb des Photosystems I. &lt;br&gt;Zeitaufgelöste Q-Band-EPR-Untersuchungen am photosynthetischen Modellsystem ZCPINI in flüssigkristalliner Matrix zeigen innerhalb eines Zeitintervalls von 150 ns nach einem Laserblitz die EPR-Spektren von drei unterschiedlichen Radikalpaaren. Die Analyse des zeitabhängigen EPR-Signals auf der Basis eines kinetischen Modells liefert den direkten Nachweis für sequentiellen Elektronentransfer im Triplettkanal. Bei Raumtemperatur erfolgt dieser Prozeß mit einer Zeitkonstante von 50 ± 1 ns.","abstract_has_math":false,"creators":["Heinen, Ulrich"],"institution":null,"degree_name":null,"degree_level":null,"degree_discipline":null,"degree_department":null,"school":null,"contributors":["Kothe, Gerd"],"advisors":[],"committee_chairs":[],"committee_members":[],"year":null,"date_issued":"","date_published":null,"updated_at":"2026-07-24T02:22:03Z","subjects":["Quantenschwebungen","Magnetoorientierung","Modellsystem","Quantum beats","magneto-orientation","model system"],"languages":[],"rights":[],"rights_urls":[],"identifier_entries":[]},"links":{"outbound_url":"https://freidok.uni-freiburg.de/data/1097","outbound_label":"Repository record","outbound_source":"source_url"},"metadata_groups":[{"id":"people","label":"People","entries":[{"key":"dc:contributor","label":"Contributor","values":["Kothe, Gerd"]},{"key":"dc:creator","label":"Author","values":["Heinen, Ulrich"]}]},{"id":"academic_context","label":"Academic Context","entries":[{"key":"dc:type","label":"Dc Type","values":["DoctoralThesis"]}]},{"id":"subjects_keywords","label":"Subjects and Keywords","entries":[{"key":"dc:subject","label":"Dc Subject","values":["Quantenschwebungen","Magnetoorientierung","Modellsystem","Quantum beats","magneto-orientation","model system"]}]},{"id":"additional","label":"Additional Metadata","entries":[{"key":"dc:description.abstract","label":"Abstract","values":["Die Arbeit berichtet über zeitaufgelöste EPR-Untersuchungen an den Radikalpaar-Intermediaten der Photosynthese. Untersucht werden das sekundäre Radikalpaar P865+QA- im photosynthetischen Reaktionszentrum des Purpurbakteriums Rhodobacter sphaeroides, das sekundäre Radikalpaar P700+A1- im Photosystem I des Cyanobakteriums Synechococcus lividus, sowie die sequentiellen Radikalpaare des photosynthetischen Modellsystems ZCPINI. <br>Schwerpunkt der Untersuchungen zum sekundären Radikalpaar P865+QA- des photosynthetischen Reaktionszentrums in Rb. sphaeroides sind Q-Band-EPR-Experimente (34 GHz) mit hoher Zeitauflösung. Bei diesen Experimenten werden nach einem Laserimpuls schnelle Oszillationen der EPR-Signale beobachtet. Aus der ausgeprägten Abhängigkeit dieser Quantenschwebungen von der experimentellen Magnetfeldstärke wird in einer Computeranalyse die relative räumliche Anordnung der Radikale P865+ und QA- bestimmt. Die Analyse des zweidimensionalen EPR-Experiments liefert eine neue Geometrie für den ladungsgetrennten Zustand des Reaktionszentrums. Dieser Befund wird im Zusammenhang mit dem sequentiellen Elektronentransfer im photosynthetischen Reaktionszentrum diskutiert. <br>W-Band-EPR-Spektren (95 GHz) des sekundären Radikalpaars P700+A1- in ganzen Zellen des Cyanobakteriums S. lividus weisen auf eine partielle Orientierung der Reaktionszentren im EPR-Magnetfeld hin. Dieser Effekt wird auf die diamagnetische Anisotropie der Membranproteine in der Thylakoidmembran zurückgeführt. Aufgrund der Anordnung der Thylakoide in der Zelle wird eine Orientierung der stäbchenförmigen Zellen senkrecht zur Feldrichtung des EPR-Spektrometers vorhergesagt. Eine quantitative Analyse des Orientierungseffekts bietet die Grundlage für ein vollständiges dreidimensionales Strukturmodell des sekundären Radikalpaars P700+A1- innerhalb des Photosystems I. <br>Zeitaufgelöste Q-Band-EPR-Untersuchungen am photosynthetischen Modellsystem ZCPINI in flüssigkristalliner Matrix zeigen innerhalb eines Zeitintervalls von 150 ns nach einem Laserblitz die EPR-Spektren von drei unterschiedlichen Radikalpaaren. Die Analyse des zeitabhängigen EPR-Signals auf der Basis eines kinetischen Modells liefert den direkten Nachweis für sequentiellen Elektronentransfer im Triplettkanal. Bei Raumtemperatur erfolgt dieser Prozeß mit einer Zeitkonstante von 50 ± 1 ns.","The dissertation reports about time-resolved EPR studies on the radical pair intermediates of photosynthesis. Topics are the secondary radical pair P865+QA- in the photosynthetic reaction center of the purple bacterium Rhodobacter sphaeroides, the secondary radical pair P700+A1- in photosystem I of the cyanobacterium Synechococcus lividus, and the sequential radical pairs of the photosynthetic model system ZCPINI. <br>The focus of the study on the secondary radical pair P865+QA- in the photosynthetic reaction center of Rb. sphaeroides is on Q-band EPR experiments (34 GHz) with high time resolution. In these experiments, fast oscillations are observed in the EPR signal after a laser pulse. By a computer analysis of these quantum beats, the relative spatial orientation of the radical P865+ and QA- is determined. The analysis of the two-dimensional EPR experiment yields a novel geometry for the charge-separated state of the reaction center. This result is discussed in the context of the sequential electron transfer within the photosynthetic reaction center. <br>W-band EPR spectra (95 GHz) of the secondary radical pair P700+A1- in whole cells of the cyanobacterium S. lividus indicate partial orientation of the reaction centers in the field of the EPR spectrometer. This effect is explained by the diamagnetic anisotropy of the membrane proteins within the thylakoid membrane. Based on the particular arrangement of the thylakoids in the cell, a alignment perpendicular to the magnetic field is predicted for the rod-like cells. A quantitative analysis of the orientation effect provides a basis for a complete three-dimensional model of the secondary radical pair P700+A1- in photosystem I. <br>Time-resolved Q-band EPR studies on the photosynthetic model system ZCPINI in a liquid crystalline matrix exhibit the spectra of three distinct radical pairs within 150 ns after an initial laser flash. The analysis of the time-dependent EPR signal by a kinetic model provides direct and unambiguous evidence for sequential electron transfer in the triplet channel. At room temperature, this process occurs with a time constant of 50 ± 1 ns."]},{"key":"dc:format.medium","label":"Dc Format Medium","values":["application/pdf"]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Zeitaufgelöste EPR-Untersuchungen zur Struktur und Dynamik von Radikalpaar-Intermediaten in photosynthetischen Reaktionszentren und Modellsystemen","Time-resolved EPR studies of the structure and dynamics of radical pair intermediates in photosynthetic reaction centers and model systems"]}]}],"canonical_facts":{"dc:contributor":["Kothe, Gerd"],"dc:creator":["Heinen, Ulrich"],"dc:description.abstract":["Die Arbeit berichtet über zeitaufgelöste EPR-Untersuchungen an den Radikalpaar-Intermediaten der Photosynthese. Untersucht werden das sekundäre Radikalpaar P865+QA- im photosynthetischen Reaktionszentrum des Purpurbakteriums Rhodobacter sphaeroides, das sekundäre Radikalpaar P700+A1- im Photosystem I des Cyanobakteriums Synechococcus lividus, sowie die sequentiellen Radikalpaare des photosynthetischen Modellsystems ZCPINI. <br>Schwerpunkt der Untersuchungen zum sekundären Radikalpaar P865+QA- des photosynthetischen Reaktionszentrums in Rb. sphaeroides sind Q-Band-EPR-Experimente (34 GHz) mit hoher Zeitauflösung. Bei diesen Experimenten werden nach einem Laserimpuls schnelle Oszillationen der EPR-Signale beobachtet. Aus der ausgeprägten Abhängigkeit dieser Quantenschwebungen von der experimentellen Magnetfeldstärke wird in einer Computeranalyse die relative räumliche Anordnung der Radikale P865+ und QA- bestimmt. Die Analyse des zweidimensionalen EPR-Experiments liefert eine neue Geometrie für den ladungsgetrennten Zustand des Reaktionszentrums. Dieser Befund wird im Zusammenhang mit dem sequentiellen Elektronentransfer im photosynthetischen Reaktionszentrum diskutiert. <br>W-Band-EPR-Spektren (95 GHz) des sekundären Radikalpaars P700+A1- in ganzen Zellen des Cyanobakteriums S. lividus weisen auf eine partielle Orientierung der Reaktionszentren im EPR-Magnetfeld hin. Dieser Effekt wird auf die diamagnetische Anisotropie der Membranproteine in der Thylakoidmembran zurückgeführt. Aufgrund der Anordnung der Thylakoide in der Zelle wird eine Orientierung der stäbchenförmigen Zellen senkrecht zur Feldrichtung des EPR-Spektrometers vorhergesagt. Eine quantitative Analyse des Orientierungseffekts bietet die Grundlage für ein vollständiges dreidimensionales Strukturmodell des sekundären Radikalpaars P700+A1- innerhalb des Photosystems I. <br>Zeitaufgelöste Q-Band-EPR-Untersuchungen am photosynthetischen Modellsystem ZCPINI in flüssigkristalliner Matrix zeigen innerhalb eines Zeitintervalls von 150 ns nach einem Laserblitz die EPR-Spektren von drei unterschiedlichen Radikalpaaren. Die Analyse des zeitabhängigen EPR-Signals auf der Basis eines kinetischen Modells liefert den direkten Nachweis für sequentiellen Elektronentransfer im Triplettkanal. Bei Raumtemperatur erfolgt dieser Prozeß mit einer Zeitkonstante von 50 ± 1 ns.","The dissertation reports about time-resolved EPR studies on the radical pair intermediates of photosynthesis. Topics are the secondary radical pair P865+QA- in the photosynthetic reaction center of the purple bacterium Rhodobacter sphaeroides, the secondary radical pair P700+A1- in photosystem I of the cyanobacterium Synechococcus lividus, and the sequential radical pairs of the photosynthetic model system ZCPINI. <br>The focus of the study on the secondary radical pair P865+QA- in the photosynthetic reaction center of Rb. sphaeroides is on Q-band EPR experiments (34 GHz) with high time resolution. In these experiments, fast oscillations are observed in the EPR signal after a laser pulse. By a computer analysis of these quantum beats, the relative spatial orientation of the radical P865+ and QA- is determined. The analysis of the two-dimensional EPR experiment yields a novel geometry for the charge-separated state of the reaction center. This result is discussed in the context of the sequential electron transfer within the photosynthetic reaction center. <br>W-band EPR spectra (95 GHz) of the secondary radical pair P700+A1- in whole cells of the cyanobacterium S. lividus indicate partial orientation of the reaction centers in the field of the EPR spectrometer. This effect is explained by the diamagnetic anisotropy of the membrane proteins within the thylakoid membrane. Based on the particular arrangement of the thylakoids in the cell, a alignment perpendicular to the magnetic field is predicted for the rod-like cells. A quantitative analysis of the orientation effect provides a basis for a complete three-dimensional model of the secondary radical pair P700+A1- in photosystem I. <br>Time-resolved Q-band EPR studies on the photosynthetic model system ZCPINI in a liquid crystalline matrix exhibit the spectra of three distinct radical pairs within 150 ns after an initial laser flash. The analysis of the time-dependent EPR signal by a kinetic model provides direct and unambiguous evidence for sequential electron transfer in the triplet channel. At room temperature, this process occurs with a time constant of 50 ± 1 ns."],"dc:format.medium":["application/pdf"],"dc:subject":["Quantenschwebungen","Magnetoorientierung","Modellsystem","Quantum beats","magneto-orientation","model system"],"dc:title":["Zeitaufgelöste EPR-Untersuchungen zur Struktur und Dynamik von Radikalpaar-Intermediaten in photosynthetischen Reaktionszentren und Modellsystemen","Time-resolved EPR studies of the structure and dynamics of radical pair intermediates in photosynthetic reaction centers and model systems"],"dc:type":["DoctoralThesis"]},"updated_at":"2026-07-24T02:22:03Z"}