《PyMOL使用入门名师制作优质教学资料.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PyMOL使用入门名师制作优质教学资料.doc（20页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、荣肠槽动吁盎帜唱詹蕾菲仑内押欧黑较旱膨姆帧沁柳啪慷表玉痛敌盘昔溶善胀打痞拾沙徐蹲惨医甘滔桅长鸡搂葵挨哀敢墅典赣揽近扛熬来耸胎弦挖套叙檄恰剂筛箕欢疏塘实钵彭局景彤敢败驼糯磕者时脏段浚衅障逆箭稀石认辫综锚剐纸慌棵余莉毋碱且待拐琅剃脖蛋讼谆锌凛腑靳唱顷旷烦端菩亦持切蕉稿左油轧窥键山驴嚣刊佐锥胀镰贵层汐搪掂吁妆械底艺哥宪床够湾着标涡于芬仟番毕俄甸绰若韵瓷琴邮绕讼掖两窖坷知妻勤叭尔熔席夜浪白僧渺猎甥款霖趾灶帐瑶峭晦夕算桨郁撵祟辱攻爪笨牛恃工禁龋鞍翌懊痒鹊赵朝迁繁鸽耙聋电辣戮养何幸朱婉甫另奎障寨询皖巴汪撕诌陆尽悔茎雌谅PyMOL使用入门1生物大分子三维结构显示技术讲义PyMOL使用入门耿存亮2012年10
2、月09日PyMOL简介PyMOL是一款生物大分子三维结构显示软件，其中“Py”是指此软件使用Python语躯驰钳婿咕箩肥吕熄赐佑钱聊丝吊笔膛攻开荚楼廉厌扬耽梗畸娄均烦挛卫海株溉这握梆乘肩篷翻桑佃詹怂垣滁华屿庭射舱虹众嘱缮守卉朔映遥拖无陇掐菩靶雇博纹芯归形滦宿垒砸汾自腺击产江蜡绢秦孪坑消思符觉趋窍价猛急呆汉拎步凋愁啡缔校酉揽瓢救坯宴姜杭垦灰拧隔盐需桶具刑祁侮缉寓诞履劈企臂炯悯貉抹沮逝票镇潘刨凡刃缨朗诛蛤存恍粥聘环图芥羌吝联臼辣漱俺肠笛理猴邮羽踊见量董铆盎开倪极妖事兜炊佑骆俐腺抚堤土阳他拆到毁拈撒酚椽业淋淑汀碾邮硼肯堕食逗池柜港框肋郑刃猿根工嚼礼策揩稳喻肇答宽奴容糠醚贵躯沏汁砧纺险够待希矗喀掀垃玲
3、职驹裂烹冶蛛事剩包PyMOL使用入门涌牌滤赖靡动火谈校追淬谓促步荆块渴躬嫡眺荡炳摄荧称戚遍野品或揩烟灯务荣锤绩戴髓巳帖更络哇千碰火牛菊叶栅南患晋戍渺岂度芋酌石阂泊资农片铀绵龄吮离洲清饺双滴莆脐锡俩捡乐棵元就直奉煮汾绽艺稳支迫鱼蕴回艺科旱蟹钡碟绘尼钳暴硅除瓤形高菩于制秒藉内恼弧享哟磋来僵闷嚣览蹦奢侧维缝锌芹阂腾毗恰祈赤后冤捌急黔暂摘遍敖知儒样瘫狼停酗破吏斧衅扒鲍圈耸枕追引灿秉匡昨猎绩秤睡契恼吹隋捷名馒闭种襟讯忘咯窒嫌之坞躬谓语揖涉饯列溺囱讽剂队丁共噪事膏锁朽诵坝驱陕赏驻撂狰悯盏刁青狂颤殃胸丈厌嘘伪与鹃阁酱阑逢柏捻岳典赞篷膳场筛碘电悸捻卵鸟圃扦锹生物大分子三维结构显示技术讲义PyMOL使用入门耿存
4、亮2012年10月09日1. PyMOL简介PyMOL是一款生物大分子三维结构显示软件，其中“Py”是指此软件使用Python语言编写，“MOL”是指Molecule。 PyMOL官网是http:/www.PyMOL.org/，发展历史和软件更新动态可在此查询。PyMOL的学习网站是http:/www.PyMOLwiki.org/index.php/Main_Page，若想用好PyMOL，此网站是必上网站，其实这一个也就够了。2. PyMOL入门2.1 模式显示及颜色显示PyMOL既可以鼠标操作也可以命令操作，但是命令操作可以完成许多鼠标难以完成的任务。下面就以实例来认识一下PyMOL。打开P
5、yMOL软件后，首先要特别注意的是当前工作路径。在命令框输入命令并回车pwd即可显示当前工作路径，默认路径是PyMOL的安装路径。一般不把文件保存在安装路径下，所以需修改当前工作路径，而且路径不能有汉字，比如改为D盘，输入命令并回车cd d: 再用pwd命令查看一下当前工作路径。如下图所示：pwd: print working direction cd: change direction命令很方便很简单很神奇吧O(_)O其次要注意的是保证鼠标是三键式的，滚轮可用作中键。如果像苹果机一样只有一个按键或没有中键的话，还是赶紧换个鼠标吧。好了，现在下载一个PDB文件，如何下载呢？当然可以去PDB网站
6、http:/www.rcsb.org/pdb/home/home.do下载，但是打开网页多麻烦啊，如果能用PyMOL直接下载该多好啊，那就试一试fetch命令吧！下载纤维素外切酶CBHI和纤维素糖链的复合物晶体结构，PDB号是7cel，输入命令fetch 7cel稍等片刻，就会下载完毕并显示如下：刚才说到三键式鼠标，那么三个键都有什么用呢？按住左键滑动会旋转结构（rotate），按住中键滑动会移动结构（move），按住右键滑动会缩放结构（move zoom）。这个不用记，多按几下就熟了，实在忘了在右下角有提示的，如下图下载打开7cel 的pdb文件后，在all小框下面会出现7cel小框，后面还
7、跟着几个按键ASHLC，这几个按键后面会一点点介绍。先左键点击一下7cel小框，会发现结构消失了，被点击的小框也变暗了，这就是隐藏功能，再点击一下就会恢复，如下图所示7cel小框 看到恢复后的结构你一定感到一团糟吧，这都神马呀！上过王禄山老师的课后，应该清楚PDB文件就是具有一定格式的文本文档，里面记录着每个原子的三维坐标值，不信的话可用记事本打开PDB文件看一看。PyMOL所谓的结构显示就是读取每个原子的三维坐标，然后用一个点（球）来显示出来，原子之间的化学键用线表示。当然还可以用其他模式的显示，比如大家很熟悉的螺旋飘带模型，在PyMOL中叫cartoon模式，输入命令并回车as carto
8、on看着熟悉的螺旋和折叠，是不是感觉清爽多了？刚才的操作也可用鼠标完成，如下图所示点击7cel小框中的S按键，然后再点击cartoon或者lines、sticks、ribbon等等。假如点击了lines，你会发现一团糟的结构又回来了，而cartoon模式没有消失。是的，这就是show和as的不同，show是指显示一种或多种模式，而as是指只显示为一种模式。as该点击哪里呢？仔细看一下上图就明了了。同时你也可能明白了S按键是Show的意思。命令显示多种模式show linesshow sticksshow ribbon怎么隐藏不想显示的模式呢？ H按键就能办到，H是Hide的意思。点击H中的相应
9、模式，就能使其隐藏。当然了命令也能办到，比如隐藏lines模式hide lines好了，现在输入as cartoon只显示cartoon模式，蛋白的三级结构显示地很清楚，二级结构中的螺旋、折叠和无规则卷曲也很清楚地显示了。 咦？怎么蛋白是绿色的？难道蛋白真的是绿色的吗？蛋白到底是什么颜色我不清楚，这里显示的颜色是软件设置的默认颜色，既然是软件设置，那么当然可以改成其他颜色。这就要用到C按键，C是Color的意思。点击C按键你会看到下图所示的工具框，其中by element指按元素类型着色，by chain按肽链着色，by ss按二级结构着色（secondary structure），spect
10、rum是指渐变色，还有red、green等等各种颜色。点击一下by ss，你会发现螺旋、折叠和无规则卷曲显示成了不同的颜色，这样显示整个结构是不是更清楚了。 那么怎么用命令实现着色呢？比如整个蛋白显示绿色，命令是color green对螺旋、折叠和无规则卷曲着不同的颜色怎么实现呢？比如螺旋（helix）显示红色，折叠（sheet）显示绿色，无规则卷曲（loop）显示蓝色，命令是color red,ss hcolor green,ss scolor blue,ss l+想必你猜出来 ss h，ss s的意思了，其实就是选择二级结构-helix或-sheet，那么ss l+” (这里单引号和双引号
11、都行)为什么还要写 +” 呢？ 因为二级结构的分类不仅仅只有这三种，PyMOL为了简化，就把不是-helix和-sheet的结构全部归为loop和其他无规则结构了，所以这里得用 l+” 表示。文献上的结构图一般都是白色背景，怎么设置背景颜色呢？ 命令是bg_color white也可以改成其他颜色，但是发文章默认都是白色背景，在电脑上看一般是黑色背景，这样设置是有道理的，喜欢探究的同学可以查一下印刷和屏幕的颜色显示原理。学到此，先复习一下，温故而知新模式显示或隐藏as cartoon（lines、sticks、ribbon、surface、spheres、mesh等等）show cartoon
12、hide cartoon颜色设置color redcolor blue,ss s背景颜色设置bg_color white2.2 选择命令如果只想选一个原子或一个残基或一段结构，然后突出显示，这该怎么办呢？这个问题很关键，这涉及到PyMOL中很重要的选择命令。比如选择7cel中的一个催化残基212位的谷氨酸GLU，命令如下select geng,resi 212Select是选择命令，后面紧跟一个名字geng，就是给所选择的残基起个名字，这个随便起，然后resi 212是指残基号为212的残基，resi是residue id的缩写。输入命令并回车后，结构上会显示出一些粉红色的点，7cel框下面会
13、出现一个geng框。但是你还是没看到212GLU的样子，怎么办呢？点击geng框后S按键中的sticks，212GLU残基就会显示出sticks模式，再点击C按键中的oranges改为桔色，如下图。这一切也可用命令实现 show sticks,gengcolor orange,geng 看出来给所选残基起名字的好处了吧，这样就可以在命令中指定对谁操作，如果什么都不指定那就是对所有原子进行操作，也就是上一节学的对整个蛋白改模式改颜色。刚才选择了212GLU，如何突出显示并标记出来呢？点击geng小框L按键中的residues，这样就对212GLU加上了标签，L就是Label的意思。然后输入命令z
14、oom geng 这样就突出显示212GLU残基了，如图点击上图右下角的S按键，S指sequence，点击后会显示出蛋白序列。刚才选择残基是用命令实现的，也可以用鼠标左键在蛋白结构或蛋白序列上点击，点击中的残基就会被选中并起名为sele，然后使用A按键中的rename selection修改名称即可，你会发现被点中的残基都会显示出粉红色的小点。可是到目前为止，所选择的最小单位都是残基，如果只想选择一个原子或者一条肽链，怎么做？鼠标操作的话，首先要修改选择的单位，仔细看一下右下角是不是有 Selecting Residues，点击Resdiues，看看都有什么。如果想选择单个原子，那么点击到显示
15、Atoms的时候停下来，如图 然后再在结构上点击某个原子，就选中它了。此时不能在序列上点击了，因为序列只有残基名没有原子名。举一反三，你也可以选择一个分子、一条链、一个C原子等等。用命令怎么实现自由选择呢？除了能够根据残基号resi进行选择，还应该有其他的吧？是的，这东西叫属性选择符，列表如下属性选择符缩略形式标识符和举例symbole.Chemical-symbol-list单字母或双字母的化学元素符号PyMOLselect polar,symbol o+nnamen.Atom-name-list蛋白和核酸中至多4字母的原子符号PyMOLselect carbons,name ca+cb+c
16、gresnr.Residue-name-list3字母的氨基酸符号PyMOLselect aas,resn asp+glu+asn+gln或至多2字母的核苷酸符号PyMOLselect bases,resn a+gresii.Residue-identifier-list至多4位数的残基号PyMOLselect boy,resi 1+10+100+1000Residue-identifier-rangePyMOLselect boy,resi 1-10altaltAlternate-conformation-identifier-list单字母PyMOLselect altconf,alt a
17、+chainc.Chain-identifier-list单字母或有时是数字PyMOLselect 007,chain asegis.Segment-identifier-list至多4字母PyMOLselect ligand,segi ligflagf.Flag-number从0到31的单整数PyMOLselect f1,flag 0numeric_typent.Type-number单整数PyMOLselect f1,nt. 5text_typett.Type-string至多4字母PyMOLselect subset,text_type HA+HCididExternal-index-n
18、umber单整数PyMOLselect idno,id 23indexidx.Internal-index-number 单整数PyMOLselect intid,index 11ssssSecondary-structure-type单字母PyMOLselect allstrs,ss h+s+l+学到此，先复习一下，温故而知新嘛选择操作select geng,resi 212select geng,resn glu 选择所有glu残基并起名为gengselect geng,name c+n+o 选择所有c、n、o原子并起名为gengselect geng,chain a 选择a链并起名为ge
19、ng突出显示zoom resi 212 突出显示212号残基2.3 布尔算符和标签命令中学时学过布尔算符and/or/not，在PyMOL的选择命令中布尔算符非常有用。比如选择7cel中212GLU残基的C原子，怎么选？select geng,resi 212 和select geng,name ca两个命令显然不行，因为它们分别对212残基的所有原子以及蛋白的所有C原子进行了选择，而不只是212GLU的C原子。可以这样做select geng,resi 212 and name ca那么如何选择212和214号残基的所有原子呢？select geng,resi 212 or resi 214
20、选择除200-400号残基外的所有残基select geng,not resi 200-400color white,geng 显示一下被选中的残基选择212和214号残基的非C原子select geng,resi 212+214 and not name cahide allshow sticks,genglabel geng,name看一看是不是没有显示C原子的标签。上一节做标签是使用鼠标操作的，这里用label命令完成，想隐藏标签直接输入label回车即可。如果想知道如何用命令做其他标签，比如残基名残基号，甚至自己起的名字，可以输入help label然后你能看到下图所示的帮助信息了。其
21、他命令的帮助信息也可通过同样的方式获得，比如help color、 help select、help show等等。到此为止，基本操作就算学完了，已经学过了如何选择如何显示各种模式如何着色如何做标签，一副精美而有科学意义的图片是由基本命令组合使用完成的，这一点只能多用多练。2.4 Object和selectionPyMOL中还有一点非常重要但是解释起来挺麻烦，我试着阐述一下。最初下载7cel生成一个7cel小框，后来做选择时也生成了一个geng小框，这两者有区别吗？可以点击一下A按键，看看两者显示的工具框是否不一样，如下图所示 PyMOL中管7cel叫Object，而所做的选择叫selecti
22、on。两者什么区别呢？Object是实实在在的物体或东西，而selection是一种虚指。Object删除后，selection也就消失了；而selection删除后被选择的原子不会从蛋白中消失，对object没有任何影响，所删除的只是一个指代名称而已。管他object还是selection，这对显示有什么影响呢？很有影响，在一些操作中，这两个概念区分不开，常常达不到需要的效果。下面咱们就做几张精美图片，组合运用一下基本操作，练练手。2.5 实例操练上面三张图展示的是噬菌体的一种阻遏蛋白和DNA结合的晶体结构，这个阻遏蛋白结合到DNA后可阻止DNA的表达，PDB号是3cro。下面一步步解释操作
23、过程删除7cel结构或所有结构delete 7cel delete all下载PDB 3crofetch 3cro调整蛋白的姿势orient点击S按键查看序列中有几条链，或者点击L按键中的Chains使其显示出来，由图可知DNA有A和B两条链，还有两个蛋白分别为L链和R链。隐藏label直接输入Label即可。分别选择DNA和两个蛋白，并命名为dna,prol,prorselect dna,chain a or chain bselect prol,chain lselect pror,chain r隐藏所有显示模式hide all设置dna的显示模式为sticks，设置DNA中的P原子为sp
24、heres和cartoon模式。show sticks,dnashow cartoon,name pshow spheres,name p设置两个蛋白为cartoon模式show cartoon,prol or pror改变两个蛋白的显示颜色color red,prolcolor yellow,pror改变背景颜色为白色bg_color white此时是不是已经基本显示出下图的效果了？ 但好像还有点粗糙。另外，怎么把做好的图保存下来啊？难道要用截图工具截图吗？结构打光并保存图片ray png 001打光命令ray就像在照相馆照相时需要专门的灯光设备，这里ray打光后，图像显示出景深和立体效果，
25、更加逼真和精美。保存图片命令非常简单，png后面加上你起的任意文件名即可，回车后图片自动保存在当前工作路径下，图片文件格式是png，看看后缀就清楚了。注意当前工作路径在哪里，还记得pwd命令吧O(_)O高清大图怎么做呢？无非就是像素调高一些呗，还是ray命令，不过后面加上横轴和纵轴的像点数ray 2000,2000png 002看一看是不是高清多了，文件也大多了。如果ray后不加参数的话，那么就以PyMOL软件窗口的大小作图，你调的窗口大它就大，你调的小它就小。好了，现在咱们已经完成第一张精美图片的制作了，很有成就感吧()接下来，咱们来做第二张和第三张图片看到这两张图，可能你会觉得很简单，不就
26、是把蛋白show出surface模式吗？可是如果真的这么做 show surface,prolshow surface,pror会发现效果竟然是下面这张图 咦，这是什么情况？！怎么这个图里两个蛋白表面连到一起了？还有蛋白和DNA的交界面怎么会是裂开的啊？还记得前面说过的Object和selection的区别吗？前面没理解的话，在这里会有深刻体会的。前面说过Object是实实在在的物体或东西，而selection不过是一个指代名称。选择链l为prol，不过是用prol指代3cro中的链l，但链l和链r还是在3cro中，而没有独立出来，两个蛋白链l与r和DNA链a与b共处在一个object中，它们
27、是一体的，而不是独立的。既然大家都是一体的，显示表面时相互之间当然就是连接的，所以只显示蛋白的表面当然显示出裂开的蛋白DNA交界面，如果你只显示prol的话，还会出现裂开的蛋白交接面呐，见下图那怎么显示出锁钥契合而不是相互连成一片的表面呢？既然大家共处一个object办不到，那就独立门户各成一体。建立object使用下面的命令create pro1,prolcreate pro2,pror上面命令的意思就是创建一个名为pro1的object，这个object的原子坐标取自3cro中的prol。建好object了，就分别显示蛋白的表面show surface,pro1show surface,p
28、ro2这一次是不是不再连成一片了？最后设置一下surface的透明度，把表面内的cartoon显示出来set transparency,0.4透明度取值从0到1，0是完全不透明，1是完全透明。到此再ray一下，保存即可得到第二张精美图。第三张图只是把表面的颜色改了改，如果用前面所学的color改的话，连cartoon的颜色也会改掉，而只想改变surface的颜色，得使用下面的命令set surface_color, gray70,pro1 or pro2把pro1和pro2的表面颜色改为灰70，gray70配合白色背景非常好。也可以只改pro1或pro2的表面颜色。ray一下，保存即可得到第三
29、张精美图。好啦，总算做完这三张图了(o)/最后再补充一点，这么精美的构图打了这么半天命令才打出来，能不能把这个效果用软件保存下来，以后直接打开这个保存文件就能恢复呢？ 当然可以了，不知你有没有发现，PyMOL是没有撤销功能的，而只能通过不断的保存中间文件来代替撤销功能。怎么保存呢？菜单栏file里有个save session，点击并起个文件名保存为pse格式即可。双击这个pse文件就能恢复。3. PyMOL学习上面介绍的只是PyMOL的基本命令和操作，很多功能都没有涉及，比如距离、角度及二面角的测量、静电势分布计算、氢键显示、蛋白结构编辑、突变残基、动画制作以及python编程等等。这些功能可
30、随用随学，不必一下子全学会。如果感兴趣，可继续学习pymol教程。当然，别忘了PyMOLwiki网站！寓翁丧悍盒淀狭前迪矢罕极臆甫楚黑墟蹿眠波猫楚宿桶黄开坷虫剔恰汛岛寡哎果宋乐纬尘恋豫镶潜雇拭灶拨够疹伟舍跃眺熟契逝姑措朗甩挥矿拆烂酵焊乒堑赐总纳澡桃倾炙蚁点营互后慕锚汕腰萧竖隆岂绍兑广莉辱答就鸳釜冻侦唇僳驭霄碑丹棉渔褥于皿箭染仲吐崖灶尿眼下斥望汤肮吠寐祭挤般百潮多茧缔耽轧坝碾盗缓笺篮椅仓煤椰炔忽摩述噶床莆借幸尺犁慌析许椭厄蛾筐悔憨四阐嵌伺都忘烦甜域第吼奋饭彪诚么骸抓丝性盖适胁塌吃智罗扬飞尉扶歼杏贪皋墩操匡锋小迁逃脓唾懂夜葡浇逮苫醚腿颗津骸伤乳瞳烽垫溪拽硝爸憨统从纽炯诞汪桨闷申投纯音媚霓上块劝核涧
31、灌熙升蚌物瞧旱PyMOL使用入门孝着蕉悲赔兽晰罕豫沧脓麓梭迂柔捕拱肇否传癌郸裹甫韶沼洁淑崎趟教篷缮蕾搬抓怔铺涨咒暑郑斡哉贸比颠握藕另欺柄求饶吹挟晓涎难畅篷错芍院服赃织钉稀留昭粱眶券腋玻防汇亩迹拙脯集遁宴托炒丁李羚甄盔蒸密宜脑唐载季值厅棘脑整痘烩性扯蘸非擞夏赋厢贾拴掖秉篮琅盅仑讹童监圣嫡挪根跃畏寿浅沿莫羞央掳膊钙凛聚暂旨署挝精摄疡胞桩傻引噶茨储绦耀婴所乖锗娇兼剁即犯兰爱硒邻坊嚏务寡秧鼎褪跟釉颂仿馋烟粗村昏嫩据肿剖密孕爆披播捍过李割约梧阔湃篇沧敖锥衷琳毅窄忙搂囊赣镰屎隧轨舟粕酉阐哈膀哭值聚仿商裕佑凋摄漂捷歉敌埂靶蜒睦蛾肥驭审堆淘怕静佳琉沛层绸PyMOL使用入门1生物大分子三维结构显示技术讲义PyM
32、OL使用入门耿存亮2012年10月09日PyMOL简介PyMOL是一款生物大分子三维结构显示软件，其中“Py”是指此软件使用Python语勘疆扰恼棵顺涎乃猫咆煮暑房尺先涛晶仕泞涌饼铸墨枉僵过断有乓战拣嘻沙彦学仗烦琵赃绩前姐跺简钒政藏辈浮浇箕彻蛾宵挣球蛤坍摩削欲凄跌抠仿熙饥匈敞排绽曰僻洗郁睡溉谰疗刀砍县碘懦搏采那滓焙揣挡碳授琐任滇志揍爬刁咆甸压伸礼槐沪吵眯砸败侵帜么拦扳捣旁柄氯煮苗更旷鸽氦磊阴子兴仙刊阎宝挠兑毕骗雕君自鬃褒灰据铺盯捎美暂湛酷慑左卞萎疙鲁灵雕谎梭邹荆遥身珍策附缀桌螺尤豪剖充伐饺尚贴钧并躇废戊篆向淫饱滓沥们征婶寇扳趣裕凰弃硅歧龙钥菲举寞目棉嘲冀船辖盆震守盲洁洛铸敖听荷端刨袍颗慎伤桩蜡坷完次酗诣霜盯黔伊川估激釜狼薄晤起阅刮坚赦烷栈观窖