hide什么意思

生物大分子三维结构显示技术讲义

PyMOL使用入门

耿存亮

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2012年10月09日

PyMOL使用入门

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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/，发展历史和软件更新动态可在此查

询。

PyMOL的学习网站是//Main_Page，若想

用好PyMOL，此网站是必上网站，其实这一个也就够了。

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

cdd:

再用pwd命令查看一下当前工作路径。如下图所示：

pwd:printworkingdirectioncd:changedirection

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/pdb/home/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

fetch7cel

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（movezoom）。

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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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

ascartoon

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

7cel小框

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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

showlines

showsticks

showribbon

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

hidelines

好了，现在输入

ascartoon

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byelement指按元素类型着色，

bychain按肽链着色，byss按二级结构着色（condarystructure），spectrum是

指渐变色，还有red、green等等各种颜色。

点击一下byss，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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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

colorgreen

对α螺旋、β折叠和无规则卷曲着不同的颜色怎么实现呢？

比如α螺旋（helix）显示红色，β折叠（sheet）显示绿色，无规则卷曲（loop）

显示蓝色，命令是

colorred,ssh

colorgreen,sss

colorblue,ssl+’’

想必你猜出来ssh，sss的意思了，其实就是选择二级结构α-helix或β

-sheet，那么ssl+””(这里单引号和双引号都行)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α-helix和β-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_colorwhite

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

ascartoon（lines、sticks、ribbon、surface、spheres、mesh等等）

showcartoon

hidecartoon

颜色设置

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colorred

colorblue,sss

背景颜色设置

bg_colorwhite

2.2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

lectgeng,resi212

Select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resi212是指残基号为212的残基，resi是residueid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

showsticks,geng

colororange,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。

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然后输入命令

zoomgeng

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quence，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le，然后使用A按键中的renamelection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SelectingResidues，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Cα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

al-symbol-list

单字母或双字母的化学元素符号

PyMOL>lectpolar,symbolo+n

-name-list

蛋白和核酸中至多4字母的原子符号

PyMOL>lectcarbons,nameca+cb+cg

e-name-list

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3字母的氨基酸符号

PyMOL>lectaas,resnasp+glu+asn+gln

或至多2字母的核苷酸符号

PyMOL>lectbas,resna+g

e-identifier-list

至多4位数的残基号

PyMOL>lectboy,resi1+10+100+1000

Residue-identifier-range

PyMOL>lectboy,resi1-10

altaltAlternate-conformation-identifier-list

单字母

PyMOL>lectaltconf,alta+’‘

-identifier-list

单字母或有时是数字

PyMOL>lect007,chaina

t-identifier-list

至多4字母

PyMOL>lectligand,gilig

-number

从0到31的单整数

PyMOL>lectf1,flag0

numeric_-number

单整数

PyMOL>lectf1,nt.5

text_-string

至多4字母

PyMOL>lectsubt,text_typeHA+HC

idid

External-index-number单整数

PyMOL>lectidno,id23

indexidx.

Internal-index-number单整数

PyMOL>lectintid,index11

ssss

Secondary-structure-type单字母

PyMOL>lectallstrs,ssh+s+l+’‘

学到此，先复习一下，温故而知新嘛

选择操作

lectgeng,resi212

lectgeng,resnglu选择所有glu残基并起名为geng

lectgeng,namec+n+o选择所有c、n、o原子并起名为geng

lectgeng,chaina选择a链并起名为geng

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……

突出显示

zoomresi212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Cα原子，怎么选？

lectgeng,resi212和lectgeng,nameca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Cα原子进行了选择，而不只是212GLU

的Cα原子。

可以这样做

lectgeng,resi212andnameca

那么如何选择212和214号残基的所有原子呢？

lectgeng,resi212orresi214

选择除200-400号残基外的所有残基

lectgeng,notresi200-400

colorwhite,geng显示一下被选中的残基

选择212和214号残基的非Cα原子

lectgeng,resi212+214andnotnameca

hideall

showsticks,geng

labelgeng,name

看一看是不是没有显示Cα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

helplabel

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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helpcolor、helplect、helpshow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。

2.4Object和lection

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lection。两者什么区别呢？

Object是实实在在的物体或东西，而lection是一种虚指。Object删除后，

lection也就消失了；而lection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lection，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

delete7cel

deleteall

下载PDB3cro

fetch3cro

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

lectdna,chainaorchainb

lectprol,chainl

lectpror,chainr

隐藏所有显示模式

hideall

设置dna的显示模式为sticks，设置DNA中的P原子为spheres和cartoon

模式。

showsticks,dna

showcartoon,namep

showspheres,namep

设置两个蛋白为cartoon模式

showcartoon,prolorpror

改变两个蛋白的显示颜色

colorred,prol

coloryellow,pror

改变背景颜色为白色

bg_colorwhite

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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

png001

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

ray2000,2000

png002

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

showsurface,prol

showsurface,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lection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lection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

createpro1,prol

createpro2,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

showsurface,pro1

showsurface,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

ttransparency,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

tsurface_color,gray70,pro1orpro2

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

ssion，点击并起个文件名保存为p格式即可。双击这个p文件就能恢复。

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！