PyMOL使用入门 - 图文

生物大分子三维结构显示技术讲义

PyMOL使用入门

耿存亮

gengcunliang@gmail.com

2012年10月09日

PyMOL使用入门

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PyMOL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

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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

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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 cartoon

看着熟悉的α螺旋和β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

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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 lines show sticks show 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α螺旋、β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），spectrum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α螺旋、β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。

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然后你能看到下图所示的帮助信息了。其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selection

PyMOL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

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PyMOL中管7cel叫Object，而所做的选择叫selection。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。

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2.5 实例操练

上面三张图展示的是λ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过程

删除7cel结构或所有结构 delete 7cel delete all 下载PDB 3cro fetch 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。

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分别选择DNA和两个蛋白，并命名为dna,prol,pror select dna,chain a or chain b select prol,chain l select 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spheres和cartoon模式。 show sticks,dna show cartoon,name p show 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,prol color yellow,pror 改变背景颜色为白色 bg_color white

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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，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 2000,2000 png 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↖(^ω^)↗

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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，不就是把蛋白show出surface模式吗？可是如果真的这么做 show surface,prol show 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

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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,prol create 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,pro1 show surface,pro2 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

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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！

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/icma.html