PyMOL简介与使用说明

PyMOL简介及相关操作报告人：丁洁女组员：廖杨洁、杨承峰、段博、谭菲组号：G132013-1-18主要内容一、PyMOL简介•PyMOL概述•PyMOL的特点•PyMOL的界面介绍二、PyMOL功能三、PyMOL的基本操作•鼠标操作•命令操作四、PyMOL应用实例2Example3PyMOL概述•PyMOL是一个开放源码，由使用者赞助的分子三维结构显示软件。由WarrenLyfordDeLano编写，并且由DeLanoScientificLLC将它商业化。•Pymol名字的来源：“Py”表示该软件基于python这个计算机语言，“Mol”则是英文分子（molecule）的缩写，表示该软件用来显示分子结构。•PyMOL适用于创作高品质的小分子或是生物大分子（特别是蛋白质）的三维结构图像。软件的作者宣称，在所有正式发表的科学文献中的蛋白质结构图像中，有四分之一是使用PyMOL来制作。•网站：的特点优点强大的分子可视化软件高质量科学论文发表图形动画制作文档文件和会话文件并存鼠标操作与命令行操作免费的开放源码缺点缺乏足够的文件资料没有UNDO功能功能不完善5IntroductiontoPyMOLPyMOL的界面介绍•PyMOL的使用界面：包括一个图形显示窗口和一个GUI窗口。•GUI是图形用户界面（GraphicalUserInterface）的缩写，由菜单、按钮、正文框和其他小工具构成。•Viewer是PyMOL系统的心脏。这是一个开放式图形语言（OpenGL）窗口，所有的3D图形在此展示，并且用户可直接操纵这些图形。6TheViewerWindow•PyMol可以同时打开多个PDB文件，或将某个PDB文件拆分成多个独立单元。每个PDB或独立单元可以通过”A”中的”renameselection”重新命名后显示在NamesPanel上。•A:Action•S:Show•H:Hide•L:Label•C:Color7ASHLCmenu•ActionShowHideLabelColor8TheExternalGUIWindow•与Viewerwindow相比的优势：能通过Ctrl−X,Ctrl−C,andCtrl−V使用剪切、复制、黏贴功能CommandinputfieldOutputregionButtonsStandardmenubar9PyMOL功能☞比对功能基于蛋白序列•Action-align•Pymolalign(2xuvandn.CA),(hdeaandn.CA)基于原子对•Wizard-PairFiting10☞测量距离•Pymoldistance(sele1),(sele2)角度•Pymolangle(sele1),(sele2),(sele3)二面角•PymolDihedral(sele1),(sele2),(sele3),(sele4)11☞二级结构归属•PyMOL具有快速合理的二级结构归属算法，即“dss”，但由于二级结构归属的主观因素，dss的结果可能会不同于PDB文件中DSSP程序的结果。•Pymoldssselection•以2xuv.pdb为例•Pymolfetch2xuv#载入对象2xuv•Pymolascartoon#显示cartoon•Pymolcolorcyans,2xuv•Pymoldss2xuv#对2xuv计算二级结构•Pymolfetch2xuv,hdeb•#载入对象，命名为hdeb•Pymolascartoon#显示cartoon•Pymolcolormagentas,hdeb12☞立体效果PyMOL能够支持的立体图形模式：•Crosseyestereo•Walleyestereo•Hardwarestereo•Geowallstereo•Sidebysidestereo•Quadbufferstereo相关命令•Pymolstereoon#开启立体效果•Pymolstereooff•Pymolstereocrosseye#开启crosseye立体模式•注：如果hardwarestereo可用，那么quadbufferstereo是默认的立体模式，否则crosseyestereo是默认的。13SidebysidestereoQuadbufferstereoCrosseyestereoGeowallstereo14☞光线追踪•光线追踪能制作出最高质量的分子图像。PyMOL是第一个拥有高速光线追踪器的全功能分子图像程序。通过ray命令或点击“Ray”按钮，可以光线追踪PyMOL内的任意图像。内置的光线追踪器也使组配高质量的动画成为可能。15☞探测静电力学•PyMOL能够利用泊松波尔兹曼方程计算水溶液状态下的静电力学。16☞动画制作•PyMOL有强大的分子动画制作功能。几个重要概念•States（状态）：状态指对象（object）某一个时间点特定的原子坐标。•Scenes（场景）：场景存储镜头（camera）的位置和定向、对象的活动信息、原子的可见性（visibility）、着色、表示形式和全局帧索引（globalframeindex）•Frames（帧）：帧就像电影胶片中一个个单独的图片，在PyMOL中，帧是由状态（states）而不是图片构成的，而且对帧可以进行相关操作（如camera的选转）。帧存储状态信息和场景信息。17重要命令Mset命令•Mset命令用来指定那些状态作为动画的帧而被包括。•Mset命令后紧跟定义整个动画的状态列表。每个状态采用以下形式之一：•1#一个数字:指定下一个放映的状态•X#一个数字紧随小写“x”（无空格）:指定状态总共该重复的次数•-#一个数字紧随连字号（无空格）:指定状态按载入的顺序的放映。举例•mset1x30#创建一个由状态1放映30遍组成的30帧的动画•mset1−30#创建一个30帧的动画:从状态1到30,“−”是“到或至”的意思，但其前必须有空格.•mset16523#5帧:状态1,6,5,2,3放映•注：当只有一个状态时，状态1到状态x（x=1）只能显示状态1；当n（n=2）个状态时,若设定的xn,那么不存在的状态不显示任何对象，而不是一直显示状态n18Mdo命令•Mdo命令可以把一系列的PyMOL命令捆绑到帧上。•“util”组件为产生mdo命令有两个脚本命令，“util.mrock”和“util.mroll”。这些功能还没入档，但源程序可在modules/PyMOL/util.py找到。•util.mrockstart,finish,angle,phase,loop-flag•util.mrollstart,finish,loop-flag举例•下面命令创建了一个30帧的动画，此动画180度摇摆蛋白。•Pymolloadtest/dat/pept.pdb#载入结构•Pymolmset1x30#定义动画•Pymolutil.mrock1,30,180,1,1#mdo命令创建摇摆+/-180度的30帧动画•Pymolmplay19Example20Ray-traced动画•PyMOL能够在RAM中缓存一系列图片，然后以比它们渲染时高很多的速度放映。Cache_frames•Cache_frames控制PyMOL是否把帧保存到内存。注：缓存的图片占很大的内存空间，所以在使用此功能前先用“viewport”命令缩小窗口。举例•Pymolviewport320,240•Pymolorient•Pymolshowsph•Pymolmset1x30•Pymolutil.mrock1,30,180,1,1•Pymolsetray_trace_frames,1•Pymolsetcache_frames,1•Pymolmplay21Ray-traced动画22清除缓存•一旦把一系列帧载入RAM，这些帧会一直存在,即使操纵这个模型。通过“mclear”命令或mclear按钮可清楚缓存：•Mclear#清除帧的缓存保存动画通过“mpng”命令或“File”菜单可保存动画•Mpngmov#将自动创建mov0001.pngmov0002.png……如果想每帧都被光线追踪，应打开光线追踪，关闭并清除缓存：•Pymolsetray_trace_frames,1•Pymolsetcache_frames,0•PymolMpngmov•Pymolmclear23PyMOL基本操作•Pymol的基本操作，包括窗口菜单、加载文件、图像处理等等。可以用鼠标操作，也可以用命令操作。鼠标操作24命令操作•Pymol是区分大小写的，不过目前为止Pymol还是只用小写。•Pymol的命令都是由关键词（keyword）加上一些变量（argument）组成，格式如下：•Pymolkeywordargument•其中关键词（keyword）如load、zoom、color、set等等，是必须的，；而变量则不是必须的，比如退出命令quit就不需要附加变量：•Pymolquit•通常情况下需要加变量，当不加任何变量时，Pymol会默认一个变量all•Pymol命令中需要避免的符号：•!@#$%^&*()'[]{}\|~`?/25☞对象选择•Pymolloadname.pdb,name#载入pdb文件，并命名•Pymolfetchobject#直接从网上下载，不用加后缀如果打开了多个PDB文件，想暂时关闭/打开某个对象，可以这样：•Pymoldisableobject-namePymolenableobject-name删除选定的目标或者整个对象：•Pymoldeleteselection-namePymoldeleteobject-name☞对象显示•Pymolshowrepresentation#以不同方式显示蛋白质结构Pymolhiderepresentation•Pymolasrepresentation#不论原来有多少种表示形式，只显示一种•其中representation可以为：cartoon,ribbon,dots,spheres,surface和mesh。26☞保存对象1、保存文档文件•Pymollog_openscript-file-name.pml#记录一个文本文档，该文件的后缀名应为.pml•Pymollog_close#终止记录•Pymol@script-file-name#调用该文档2、保存会话文件•外部GUI窗口里面的File－SaveSession，创建一个会话文件（.pse），下次打开Pymol时直接回到当前所在的状态。两者区别：文档文件可以编辑，但会话文件不可以；记录文档文件前必须先运行log_open命令，而会话文件可以随时创建；最后文档文件以文档形式运行（@），而打开会话文件则必须选择外部GUI窗口中的File－Open。3、保存图片•Pymolray#优化图像，使图像具有三维的反射及阴影特效Pymolpngfile-name#图片被保存在PyMOL安装默认的文件夹中27☞关于视点•Pymol中的视点可以通过zoom、orient、view这三个命令来改变。Zoom（变焦）命令可使对象或选择在视野中央显示：如果对象或选择没显示在当前的视野，命令会使它显示；如果当前视野仅显示了一小部分，命令会使它充满视野。•Pymolzoomselection-expressionOrient命令会调整对象或选择，使其最大维度水平显示，次最大维度垂直显示，方便重新查看分子：•Pymolorientselection-expressionView可用来保存或调用视角•Pymolviewkey,action•其中“key”是你随便给当前视角定的名字，“action”可以为：store或者recall。如果不加任何“actio