RasMol 2中文使用说明书

观察生物分子的窗口——RasMol2.6组成自然界中各类生命的最重要的物质是蛋白质，而核酸是揭示生命遗传与变异的主要物质。它们是生命科学与生物化学中，最重要的两类生物分子。了解蛋白质与核酸的三维结构，及其与功能的关系，对一个生物化学家来说，是非常重要的。RasMol2.6正是这样的一个软件，它利用计算化学与分子图形学以及信息产业的同步高速发展的成果，使一个普通的科研工作人员，在自己的个人电脑上，就可以从Internet上的各种免费数据库中，下载所需观察与研究的分子坐标文件，进而通过RasMol2.6以各种模式、各种角度，甚至按照自己的意愿旋转着，观察此分子神秘的微观三维立体结构，进而了解化合物分子结构和各种微观性质与宏观性质之间的定量关系。RasMol2.6是一个观看分子三维立体结构的软件，其作者是Glaxo&Wellcome公司（世界第一大制药公司）研发中心的科学家RogerSayle。它有适用于不同机器、不同操作系统的各种版本。从PC机到Macintosh（苹果）机，从DOS到WINDOWS到UNIX系统，均有不同的版本运行。同时，作者与Glaxo&Wellcome公司作出了一个非常了不起的决定，将软件与程序源代码免费发布给大家，便于大家共同使用与改进此软件，进而提高计算机在生物化学方面的应用。RasMol2.6最大的特点是界面简单，基本操作简单，运行非常迅速，对机器的要求较低，对小的有机分子与大分子，如蛋白质、DNA或RNA,均能适用，且显示模式非常丰富。以前同类的分子图形软件，对计算机硬件的要求非常高，常常要求的硬件环境为图形工作站，虽然功能较多，但作为商业软件，自身价格极为昂贵，所以，只能为少数拥有大量科研经费的科研单位的科研人员所用。RasMol2.6则克服了这些缺点，使任何一个人，应用普通廉价的计算机，为了科研、出版甚至仅仅为了教育的目的，就可以方便地显示一个分子的微观三维立体结构。让我们用适用于WINDOWS95操作系统的32位版本为例，介绍一下RasMol2.6的界面、操作以及它强大的功能。该版本的RasMol2.6执行文件仅为341K,在程序管理器中双击RasMol图标，开始运行RasMol。当运行RasMol时，程序首先打开具有黑色背景的主窗口（显示窗口），如下所示：运行RasMol同时也会打开另一个窗口，其背景色是白色的，被称作“命令行窗口”。初始运行时，命令行窗口通常为最小化状态，显示于WINDOWS95的状态栏上。用ALT-TAB键切换，即可打开该窗口。在主显示窗口的菜单中的任何选择和操作，均可在此窗口中输入命令行实现，甚至一些特殊效果，必需在此窗口中输入命令才能实现。显示如下：移动并调整两个窗口的大小与位置，使自己可以同时看到两个窗口，以便于操作。要通过RasMol观看一个分子，首先点击主窗口的File菜单，打开一个描述分子立体结构的原子坐标文件。RasMol支持的文件格式包括：BrookhavenProteinDatabase（PDB）格式、TriposAssociate’Alchemy格式、SybylMol2格式、MolecularDesignLimited’s(MDL)Mol格式、MinnesotaSupercomputerCenter’s（MSC）XYZ格式与CHARMm格式文件。最常用的设置，也是软件缺省的设置为PDB文件格式。也可以从命令行窗口输入load命令，打开文件，格式如下：RasMolload[文件格式]文件名打开一个文件，看到分子后，可以通过选择菜单中不同的显示模式与颜色模式来变换分子的三维立体结构的外观。Display（显示）菜单下，共有八种显示模式，含意分别为：Wireframe模式：分子的原子用点表示，键位用细线表示；Backbone模式：显示分子的大致骨架，用圆柱表示；Sticks模式：分子的键位用圆柱体表示；Spacefill模式：原子用球体表示，有机化学课本里的分子立体结构，常用此模式表示；Ball&Stick模式：用球-棒模式表示分子；Ribbons模式：用带状表示大分子；Strands模式：用网状带子表示大分子；Cartoons模式：这是2.6版本的新增功能，用夸张的表示方法，表示某些特殊的结构。例如，用板条装代表蛋白质的β折叠，用弹簧状代表蛋白质的α螺旋。对小分子来说，只有Wireframe与Sticks模式可以选择。如何通过命令行窗口改变显示模式呢？例如，要用Ribbons模式显示，只需在命令行窗口输入Ribbons后，回车即可。改变为其它模式也是如此。而且，用命令行模式，还有更为灵活的地方，可以在输入命令后，输入数值，以改变键位与原子的粗细与大小，得到更满意的效果。还能用命令行输入命令，进行一些特殊显示。例如，输入命令ssbonds，可以显示分子中的双硫键；输入命令hbonds，可以显示氢键。在命令后加上数值，可以改变这些键显示的尺寸。解释一下这些数值的含意。RasMol的基本单位是1/250埃，输入命令后加上的数值，即为1/250埃的倍数。若带上小数点，则单位为埃。例如，输入3,就代表3/250埃，而3.0则代表3埃。以下为一个ATP分子输入命令wireframe3与命令wireframe1.0时，不同的显示效果。除了可以调整不同的显示模式，RasMol还可以选择不同的颜色模式。在Colours菜单下，有以下几种颜色模式：Monochrome颜色模式：即为单色模式；CPK颜色模式：此模式是表示立体分子最常用、最传统的颜色模式，许多教学用的塑料分子模型即采用这个模式。是由Corey与Pauling开发，Kultun完善的，所以被称作CPK模式。该模式配色以原子为基本单位，具体方案为：碳浅灰氧红色氢白色氮浅蓝硫黄色磷橙色氯、硼绿色溴、锌、铜、镍褐色钠蓝色铁紫色钙及其它金属原子深灰未知深红。Shapely颜色模式：用于蛋白质与核酸分子的表示。每一种氨基酸与核酸的残基用一个特定的颜色来表示。Group颜色模式：根据氨基酸与核酸残基在分子链中的位置进行上色。每一条链，从蓝色、绿色、黄色、橙色到红色。蛋白质的N端与核酸的5’端为红色；蛋白质的C端与核酸的3’端为蓝色。如果一条链含有大量异种分子与它相连，则不一定从蓝色显示到红色。Chain颜色模式：对蛋白质与核酸的每一根大分子链，均以单独的颜色显示。此种模式对展示蛋白质的亚基与DNA的双链结构均非常有用。Temperature颜色模式：用来表示不同原子在分子中的不同的温度值（储存在PDB文件中），主要用于衡量给定原子的可移动性。数值越高，越偏重于暖色（红）；数值越低，越偏重于冷色（蓝）。Structure颜色模式：主要用来表示蛋白质二级结构。α螺旋表示为深红色；β折迭表示为黄色；转角（Turn）表示为淡蓝色；其它残基的颜色为白色。user颜色模式：RasMol使用用户储存在PDB文件中的颜色方案显示三维分子。主窗口（显示窗口）Options菜单中有一些选项，当用鼠标选择点击后，即为打开此选项，同时在选项前显示对勾；再次点击后，便取消此选项。各选项含意分别如下：SlabMode：RasMol设定水平方向为X轴，垂直方向为Y轴，垂直于显示屏向内为Z轴。当选定此选项时，程序形成一个垂直于Z轴的不可见平面，在此平面以外的分子结构不作显示。可以在命令行窗口中输入命令“Slab数值”，以改变显示此分子部分的大小。数值从0—100，即从全部不显示到全部显示。Hydrogens：这是一个开关，当选择它时（也就是Options菜单下Hydrogens项前有打勾），程序的任何操作均对氢原子有效，即立体图显示氢院子而不选择它时，则氢原子不作显示。HetroAtoms：与Hydrogens相似，也是一个开关，当选择它时，大分子中的异族原子均显示，否则不作显示。这些异族原子主要为水分子、辅因子、其它溶剂以及配体。Specular：此选项用来选择所显示的三维分子是否在其表面反光，以使其三维立体效果更强。Shadows：用来选择显示分子是否产生投影效果，以使其三维立体效果更强。Stereo：在主窗口上显示左右两个立体分子。Labels：程序在主窗口上显示三维立体分子的同时，显示各原子或片段相应的信息。可以通过命令行窗口输入此命令。RasMol还可以将所显示的三维分子结构以其它通用的图像格式输出到文件。这样，不需用RasMol，只要用其它图像软件，就可以观看、处理此图像。菜单中的Export项即为此功能。可以输出的图像格式包括：BMP、GIF、EPSF、PPM、RAST。旋转所显示分子的方法有三种。第一种为用鼠标点击窗口右方与下方的滚卷条，立体分子将以X轴或Y轴旋转。更常用而且方便的方法为：将鼠标移至主屏幕区，按住鼠标左键，移动鼠标，就可以任意旋转此分子。以上所说的旋转均为X轴或Y轴旋转，若要以垂直于屏幕方向的Z轴旋转，按住键盘上的Shift键，同时按住鼠标的右键，移动鼠标，即可实现以Z轴旋转。第三种旋转分子的方法为通过命令行方式，这就比较复杂，大家可以通过阅读帮助文件自己学习掌握。常用的鼠标操作除了以上所说的两种外，还包括以下几种：改变分子X、Y轴的位置：按住鼠标右键，移动鼠标；放大、缩小：按住键盘上的Shift键，同时按住鼠标左键，移动鼠标。改变SlabPlan平面的位置：按住键盘上的Ctrl键，同时按住鼠标的左键，移动鼠标。RasMol还允许用户在屏幕上选择对象。只要鼠标移动到图像区，鼠标的形状便成为白色的十字，以方便选择所要显示的对象。用鼠标的十字移动到想要选取的对象上，按下左键，程序便识别出鼠标所指的对象，同时在命令行窗口中，显示原子名、序号、残基名与残基号。若此原子为一条链的组成部分，也将显示出链名。以下为RasMol在命令行窗口中所显示的两个例子：Atom：CA349Group：SER70Atom：O526Hetero：HOH205Chain：P第一行表示为所选择的原子为此显示蛋白分子中70Serine氨基酸的α碳，编号为349.第二行描述的是附于主分子P链中的水分子的氧原子。Hetero表示为非主分子（如辅因子），Group表示为主分子。RasMol具有相当多而且强有力的命令行语言，通过使用它们，可以比用鼠标直接从菜单中选取的操作具有更多的功能。例如，你打开一个DNA或蛋白分子，并在Display菜单中选择Backbone骨架模式，在Colour菜单中选择Chain链模式，在这种模式下，你就能看到存在几条氨基酸链或核酸链，并且每根链有一种不同的颜色。若想知道除了DNA与蛋白质是否还有其它分子存在，在命令行窗口中敲入selectnot（proteinordna），敲入时包括括号，然后回车，程序便选中除了DNA与蛋白质的原子。若有原子被选中，只要在Display菜单中选择Spacefill模式，便显示出所选中的原子。用鼠标点击它们，便知是什么原子。而此操作只通过鼠标操作是无法完成的。若要显示一个特定分子，我们必需提供给RasMol此分子的坐标文件，那么，在何处可以得到RasMol可显示的分子坐标文件呢？分子坐标文件常称作PDB文件，这是因为ProteinDataBank格式是使用最广泛的格式。最主要的蛋白质与核酸3D结构来源是ProteinDataBank站点（http：//），中国的镜像站点位于北京大学（http：//。pku.edu.cn）。