タンパク質
タンパク質は生物に固有の物質である。その合成は生きた細胞の中で行われ、合成されたものは生物の構造そのものとなり、あるいは酵素などとして生命現象の発現に利用される。また、類似のタンパク質であっても、生物の種が異なれば一次構造が異なることは普通である。タンパク質はアミノ酸が多数結合した高分子化合物であるが、人工的な高分子のように単純な繰り返しではなく、順番がきっちりと決定されている。これは、そのアミノ酸の種と順番がDNAに暗号で記述されていることによる。遺伝子暗号は往々にしてその形質に関係するタンパク質の設計図であると考えられる(一遺伝子一酵素説)。エンゲルスは「生命はタンパク質の存在様式である」と言ったが、故のないことではない。
炭素13
タンパク質NMRでは、タンパク質を炭素13と窒素15で標識し、構造決定のための情報を得る。このようなタンパク質は、炭素13を含むグルコース、グリセロール、ピルビン酸等の炭素源の中で遺伝子工学によりタンパク質生産能を付与された微生物を育成することによって得られる。この方法により、特定の部位の炭素がほぼ全て炭素13に置き代わったタンパク質が生産できる。