第一章 引言 1
第二章 NMR基本理论 5
2.1 NMR基础 5
一、NMR现象 5
二、矢量模型 7
三、积算符 9
四、弛豫 11
五、自旋回波 12
六、NOE 14
七、偶极耦合 16
八、化学位移 17
九、自旋耦合 18
一、核自旋相互作用 20
2.2 固体高分辨技术 20
二、魔角旋转（MAS） 25
三、强功率质子去耦 28
四、交叉极化（CP） 29
2.3 动力学 31
一、NMR的时间尺度 31
二、慢交换和快交换 32
三、速率常数测量 33
四、饱和转移 35
五、2D交换谱 35
2.4 NMR弛豫的Model-Free方法 36
一、偶极弛豫 36
二、Model-Free方法 37
一、磁矩的进动及旋转坐标系 39
3.1 PFT-NMR的量子力学处理 39
第三章 一维多脉冲实验 39
二、单脉冲响应的密度算符处理 40
三、自旋裂分的量子力学算符处理 41
3.2 J调制自旋回波 42
3.3 INEPT实验 45
一、简单的INEPT实验 45
二、重聚INEPT实验 47
三、INEPT+ 49
3.4 DEPT实验 49
第四章 二维NMR基本原理 52
4.1 引言 52
4.2 2D NMR的FT及线型 55
一、2D NMR的FT 55
二、获得纯吸收信号的途径 56
4.3 二维J谱 59
一、异核2D-J谱 59
二、同核二维J谱 65
4.4 异核化学位移相关谱 66
一、单量子异核位移相关谱 66
二、宽带同核去耦的异核位移相关谱 69
三、异核多量子相干实验（HMQC） 71
四、异核编辑二维谱 72
4.5 同核化学位移相关谱 77
一、相敏COSY 77
二、幅度COSY 82
三、DQF-COSY 85
四、同核Relay相关谱 87
五、TOCSY 89
六、NOESY 93
七、ROESY 97
八、同核相关谱谱形总结及实验设置 99
4.6 相干转移路径的选择及应用 101
一、相干转移路径的选择 101
二、2D NMR实验中的相位循环 104
4.7 二维谱中的假峰（Artifacts） 107
一、t1噪声的来源 107
二、2D-J谱中的幻影或鬼峰（Phantom or Ghost） 108
三、DQF-COSY的假峰 110
四、幅度COSY中的假峰 113
五、ROESY中的假峰 115
第五章 蛋白质结构测定 118
5.1 残基自旋系统的识别 120
5.2 通过1H-1H欧沃豪斯效应的顺序识别 126
5.3 确定二级结构单元 129
5.4 化学位移与二级结构单元的关系 133
一、二级结构位移 134
二、化学位移标志（CSI）和二级结构单元的快速识别方法 136
5.5 分子动力学模拟(三级结构的测定) 138
一、距离几何计算（DG） 140
二、结构优化 142
5.6 牛胰蛋白酶抑制剂（BPTI）的低分辨率结构 146
第六章 蛋白质的稳定同位素标记 151
6.1 蛋白质标记的应用 153
6.2 标记方式 153
6.3 标记方法 155
一、15N和/或13C同位素标记 155
二、同位素？H或1H标记（氘代或质子化） 156
第七章 三维四维NMR波谱及其应用 160
7.1 多维NMR的基本原理 161
一、多维NMR的扩展及关系 161
二、3D和4D实验的实验方面的考虑 162
7.2 同核3D谱 165
一、3D NOESY-TOCSY实验 166
二、3D TOCSY-NOESY 179
三、3D NOESY-NOESY实验 181
7.3 异核3D谱 184
一、异核3D NMR波谱的自旋系统识别 184
二、利用NOE的顺序识别 193
三、通过分解较好的单键和双键J耦合的序列识别 195
四、别的一些有用的异核3D实验 198
7.4 异核4D谱 201
一、4D 13C/15N 编辑的NOESY实验 202
二、4D 13C/13C编辑的NOESY实验 204
7.5 白细胞介素1β（？-1β）的高分辨率结构 208
第八章 蛋白质的折叠 210
8.1 热去折叠 210
8.2 氢交换 211
8.3 去折叠态的结构和动力学特征 213
8.4 折叠中间物的氢交换标记——pH竞争法 215
8.5 折叠中间物的氢交换标记——pH脉冲法 216
8.6 蛋白质折叠的NMR研究实例 218
8.7 展望 220
第九章 酶反应机理研究 221
9.1 适于NMR研究的酶的类型 221
9.2 酶复合物的共振峰线宽 222
一、低温酶学 223
9.3 酶-抑制剂复合物 223
9.4 酶-底物/中间体复合物的直接观测 223
二、时间分辨固体NMR 224
9.5 转移NOE 225
9.6 酶反应的立体化学 227
一、用18O作同位素标记 228
二、用17O作同位素标记 229
三、用2H作同位素标记 229
9.7 活体中的酶 232
一、代谢途径的研究——生物合成MRN 232
二、代谢流量测定和活体酶动力学 234
9.8酶的NMR研究实例 237
一、α-蛋白水解酶 237
二、糜蛋白酶和胰蛋白酶 239
三、木瓜蛋白酶 244
四、丙酮酸激酶 245
五、碱性磷酸酯酶 246
六、核糖核酸酶 248
七、磷酸丙糖异构酶 249
第十章 核酸和糖的结构测定 252
10.1 寡聚核苷酸的结构 253
一、质子自旋系统的识别 253
二、通过1H-31P耦合关系进行核糖质子和磷原子的顺序识别 255
三、碱基质子的顺序识别 255
四、耦合常数 260
五、亚胺质子交换速率 262
六、核酸的同位素标记 262
七、DNA的固态NMR 263
八、2D NMR测定核酸的三级结构 265
10.2 DNA结构实例 266
10.3 药物-DNA相互作用 267
10.4 蛋白质-DNA相互作用 268
10.5 RNA结构实例 270
10.6 糖的结构研究 272
一、谱峰识别 272
二、识别实例 274
三、约束条件的建立 277
四、与分子运动相关的NMR参数 278
五、从NMR数据到分子模型 279
第十一章 各种选择性实验 280
11.1 选择性脉冲傅里叶变换实验 280
一、预饱和水峰抑制 281
二、WEFT和SUPERWEFT 282
三、2-1-4 脉冲 284
四、二项式系数脉冲序列 285
五、WATERGATE 285
六、选择性激发 286
11.2 使用软脉冲的一维实验 292
一、1D COSY 292
二、1D Relay 293
三、1D TOCSY 293
四、1D NOESY 294
五、1D ROESY 294
11.3 脉冲场梯度增强的1D选择性实验 295
一、PFG 1D选择性COSY和选择性Relay 295
二、PFG 1D选择性ROESY和选择性NOESY 297
三、PFG 1D选择性的TOCSY实验 300
四、PFG 1D选择性HMQC和HMQC-TOCSY 301
11.4 半选择性的3D谱 303
一、PFG脉冲梯度场选择的准3D实验 303
二、半选择性3D NOESY-TOCSY实验 305
三、半选择性的3D TOCSY-NOESY实验 307
第十二章 膜和膜蛋白的NMR研究 308
12.1 磷脂和糖脂的多核NMR 309
一、磷脂样品制备 309
二、磷脂动力学研究 310
三、糖脂的多核NMR 312
12.2 微胞中的蛋白质的NMR结构研究 312
一、样品制备 312
一、多维溶液NMR研究 314
12.3 微胞和双层膜样品的溶液和固态NMR研究 314
二、结构研究 314
二、固态NMR研究 315
三、外壳蛋白的膜结合形式模型 316
12.4 膜蛋白的结构 316
一、蛋白质-膜相互作用对脂双层的影响 317
二、短杆菌肽A 318
三、在脂双层中的螺旋多肽 320
四、Magainin抗菌肽（antibioti cpeptides） 320
五、血型糖蛋白（glycophorin）A的跨膜区 321
六、细菌视紫红质（bacteriorhodopsin） 321
12.5 固态生物大分子的核间距离测量 321
一、偶极-偶极相互作用 322
二、同核偶极-偶极耦合的恢复 323
三、异核偶极-偶极耦合的恢复 328
四、应用 331
第十三章 核磁共振成像 337
13.1 引言 337
13.2 核磁共振成像原理 338
一、连续点扫描技术（sequential point techniques） 338
二、连续线扫描技术（sequential line techniques） 339
三、连续面扫描技术（sequential plane techniques） 340
13.3 核磁共振成像在医学上的应用 345
一、弛豫时间增强图像（T1 weighted image or T2 weighted image） 346
二、弛豫时间图像（T1 image or T2 image） 346
三、血液流动测量（flow measurement） 346
一、Instascan method 347
13.4 核磁共振成像的新进展——快速成像和功能成像 347
六、微成像（NMR microscopic imaging） 347
五、多核成像（multinuclear imaging） 347
四、化学位移成像（chemical shift imaging） 347
二、FLASH(fast low angle shot MR) 348
三、脑功能成像（functional MRI） 348
附录 351
一、NMR研究常用核的物理常数 351
二、生物研究中常用核的化学位移范围 352
三、标量耦合常数的典型范围 353
四、20种常见氨基酸残基在无规卷曲肽段中的1H的化学位移 354
五、20种常见氨基酸残基在无规卷曲肽段中的13C的化学位移 355
六、20种常见氨基酸残基在无规卷曲肽段中的15N及氨基1H的化学位移 356
七、核磁共振实验中一些常用的溶剂 357
八、密度算符 358
参考文献 363