Biologische Makromoleküle enthalten oft paramagnetische Zentren in verschiedenen Funktionszuständen. In Fällen, wo endogene paramagnetische Zentren nicht vorhanden sind können Spinmarkierungstechniken eingesetzt werden. Daher ist die Elektron Paramagnetische Resonanz (EPR) die Methode der Wahl zur Untersuchung der Struktur und Funktion von Biologischen Makromolekülen von jeder Größe. Dipolare Spektroskopie (DEER) ermöglicht die Bestimmung der Dipol-Dipol-Wechselwirkungen zwischen paramagnetischen Zentren und enthüllt ihre strukturelle Anordnung in einer Entfernung von bis zu 8 nm. Hyperfeinspektroskopie (ENDOR, HYSCORE) kann verwendet werden, um die Wechselwirkung zwischen einem ungepaarten Elektronen-Spin-und Kernspins in einem Abstand von 0,8 nm zu messen; es erlaubt daher die Charakterisierung der lokalen Struktur der Ligandensphäre des paramagnetischen Zentrums mit sehr hoher Präzision. Darüber hinaus bieten Multi-Frequenz EPR Methoden eine zusätzliche Verbesserung von Empfindlichkeit und Auflösung. Die Leistung dieser Verfahren wird anhand einiger Beispiele erläutert werden.
