分子图形软件网络教程.docx

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分子图形软件网络教程

分子图形软件网络教程

DSViewerPro

DSViewerPro是基于PC机硬件平台的显示效果最佳的软件之一，它具有构建、显示、分析和测定分子性质等多种功能：

（1）使用DSViewerPro的绘图工具，用户可在屏幕的工作区内绘制二维分子的骨架，软件内存储了原子的成键化学数据，可进一步构建三维分子结构模型。

DSViewerPro可以方便地通过坐标变化构建同分异构体，也可以通过扭角变化构建同分异构体。

构建的分子模型可在三维空间中任意旋转、平移、缩放，可方便地从任何角度观看分子模型的全部或局部。

用户还可以根据自己的意愿对原子和化学键进行着色或标定，以增强显示效果。

（2）具有多种分子结构的显示模式：

线形、棒型、球棒、比例球棒、电子云空间填充、多面体等。

DSViewerPro提供了蛋白质、DNA等生物大分子的带状显示模式，它还可显示晶胞和分子表面图形，除了显示有机分子模型外，对于许多聚合物材料和无机材料也有特殊的显示模式。

（3）分子中不同化学键和原子可以通过不同颜色和大小进行区分，显示顔色丰富多彩，显示效果良好。

用户可任意调整显示质量和打印质量，高质量的显示和打印明显地增加了图形外沿的平滑，可以方便地将高分辨率的分子结构图形进行排版和印刷。

（4）用户可以将分子的结构性质参数拷贝到Excel兼容的电子表格，也可以将分子模型直接拷贝并嵌入到MicrosoftOffice文件中。

在Office文件中，通过双击这些嵌入分子图形，可调用DSViewerPro程序，直接进行编辑处理。

（5）DSViewerPro带有较强的计算功能，可方便地进行分子结构几何参数测定，显示出键长、键角、二面角、非键距离和其他立体化学信息，这些数据会随着分子结构的变动和调整进行动态地修改。

DSViewerPro可提供两个窗口，以纵向平铺方式显示结构层次窗口和3D窗口。

（6）DSViewerPro可以读入多种分子图形软件的格式文件，它可以将ISIS/Draw绘制的二维结构的格式文件自动转换成三维分子结构模型，还可以读入晶体衍射数据。

DSViewerPro可输出多种格式分子图形文件，最具有特色的是它可以输出VRMLWorld格式的文件（.wrl），而不必使用其它的转换程序。

DSViewerPro最新版本是6.0版，Accelrys公司提供DSViewerProSuit6.0的30天试用版免费软件，它除了不具备建立分子模型等少数功能之外，其他功能与DSViewerPro6.0基本相同。

本节说明DSViewerPro5.0的使用方法。

DSViewerPro5.0的程序界面由下拉式菜单、水平工具栏、垂直工具栏和工作区等组成，如图9-7所示。

在工作区中根据不同的工作目的，可以显示分子模型的3D窗口，或者显示结构数据的数据表，或者显示分子层次等级的Hierarchy窗口。

3D窗口可用于显示分子模型，并通过3D工具对窗口中的模型进行旋转、平移和缩放，还可以通过绘制工具构建分子模型，并进行文本注释等。

1．菜单选项介绍

DSViewerPro5.0基本命令是通过选择下拉式菜单中的命令选项实现的，程序提供以下7个下拉菜单：

（1）File（文件）菜单有：

New（建立新文件）、Open（打开已有文件）、OpenLocation（在互联网上打开文件）、Close（关闭文件）、Save（存盘）、Saveas（将文件另存为）、Print（打印）、Printpreview（打印预览）、Printsetup（打印设置）、Send（通过E-mail发送）、Exit（退出程序）等选项。

图9-9原子显示模式的选择

图9-10Luciferin（虫萤光素）的棒状图

图9-11Luciferin（虫萤光素）的球棒状图显示

图9-12Luciferin（虫萤光素）的比例球棒状图显示

图9-13Luciferin（虫萤光素）的空间填充图显示

图9-14铱化合物的中心铱原子的多面体显示

2．标记显示（Label）

使用Tools／Labels／Add…命令（或右键点击工作区窗口选择Labels），可弹出标记窗口，如图9-15所示。

在Object的下拉菜单有以下选项：

Atom、Bond和Molecule。

在Attribute的下拉菜单有以下选项：

ID、Name、Parent、PartialCharge和XYZ。

使用Tools／Labels／Remove命令，可以删除已经增加的标记。

图9-15设定标记窗口

3．蛋白性质显示（Protein）

点击工具栏上的“DisplayStyle”图标（或“Ctrl+D”），再选择Protein选项，可进入蛋白质显示设定窗口，如图9-16所示。

由于蛋白质分子的复杂性和特殊性，显示蛋白质分子时有不同的显示方法，Protein显示选项中含有7种显示方式：

CaWire、CaStick、LineRibbon、FlatRibbon、SolidRibbon、Tube、Schematic。

在ColorBy的下拉菜单有以下选项：

Residue、Hydrophobicity、pKa、CApha、SecondaryType、AminoAcidChain、Molecule和Cell。

图9-17是Protease（蛋白酶）的示意（Schematic）显示模式。

图9-16蛋白质显示设定窗口

图9-17Protease（蛋白酶）的示意（Schematic）显示模式。

4．脱氧核糖核酸/核糖核酸的显示（DNA/RNA）

点击工具栏上的“DisplayStyle”图标（或“Ctrl+D”），再选择DNA/RNA选项，可进入脱氧核糖核酸/核糖核酸的显示设定窗口，如图9-18所示。

DNA/RNA的Backbone选项中有Arrows和Tubes显示方式。

BasePairs选项中有Ladder和Rings显示方式。

在ColorBy的下拉菜单有以下选项：

Residue、BaseType、NucleicAcidChain、Molecule和Cell。

使用Windows／NewHierarchyWindows命令，能以纵向平铺方式显示结构层次窗口（Hierarchy窗口）和3D窗口。

结构层次窗口用于显示3D窗口分子模型的结构层次。

对于一个小分子，在该窗口中只显示分子及其所含的原子两个层次的信息。

对于一个生物大分子，则可以分别依次显示蛋白质分子、肽链、官能团和原子等层次信息。

点击“+”可扩展显示层次，点击“-”则可缩减显示层次，它类似于Windows中的文件夹的树状结构。

用户可以根据分子模型的结构，在结构层次窗口中选择一个或数个对象（原子、化学键、核酸、氨基酸链、核酸链、氨基酸链），则在3D窗口中的图形部分也作了对应的选择，再使用View／Show、Hide、Showall、ShowOnly等命令，控制该部分显示或者不显示。

在结构层次窗口的选择和显示，也可使用垂直工具栏最下方的“Select”和“Display”工具。

结构层次窗口的使用对于显示复杂大分子的子结构带来了很大的方便。

图9-19是酵母DNA碎片和蛋白质二聚体的显示图及结构层次窗口。

图9-18DNA/RNA显示设定窗口

图9-19酵母DNA碎片和蛋白质二聚体的显示图及结构层次窗口

5．晶胞的显示（Cell）

使用Tools／CrystalCell…命令，可在晶胞构建的窗口进行显示设定，如图9-20所示。

该窗口还有CellParameters（晶胞参数）、Style（网格显示方式）、SpaceGroup（空间群）、Preferences（参数）等选项，用户可根据需要进行必要的设置。

图9-21是黄铁矿晶胞图。

图9-20晶胞构建的设定窗口

图9-21黄铁矿晶胞图

6．分子表面的显示（Surface）

使用Tools／Surface／Add…命令，可显示分子表面图。

表面显示方式有：

Solvent（溶剂可及）、Soft（柔和）、VDW（范德华）三种方式。

图9-22是Luciferin（虫萤光素）的VWD的分子表面显示图。

图9-22Luciferin（虫萤光素）的VWD分子表面显示图

1．结构参数的测定

DSViewerPro可以计算分子模型的以下结构数据：

键长、键角、非键距离、二面角、氢键和分子表面形态等，这些数据可为分子的进一步研究提供详细的信息。

用户自己绘制的分子结构，在测定结构参数前，一般需要对进行分子结构模型进行构建操作（CleanStructure）和能量优化（Dreiding），使分子模型接近于实际分子状态。

如果要在显示分子模型时，进行结构参数的监测，可使用选择工具，点击或拖动鼠标选择需要测定的对象（包含的分子、原子和化学键等）。

例如，计算键长要同时选择构成化学键的两个原子（黄色显示），计算键角要同时选择形成键角的三个原子。

然后使用Tool／Monitors命令，并从中选择以下的具体选项：

Distance（距离）、Angle（角度）、Torsion（扭角）、Centroid（质心）、Chirality（手性）、Hbond（氢键）、Bump（原子接触）、Structure（结构）。

此时屏幕上将显示测定数据和标识，如果要删除以上显示的数据信息，可使用Tool／Monitors／Remove命令。

DSViewerPro默认显示窗口是显示分子模型的3D窗口，使用Window／NewDataTable命令可以打开数据表窗口，此时在屏幕上将出现一个数据表格窗口（DataTableWindow）。

对于普通小分子，数据窗口可以给出三类分子数据，分别为分子（Molecule）数据、原子（Atom）数据和化学键（Bond）数据表。

对于蛋白质等大分子还可以显示核酸、氨基酸和肽链的结构信息。

显示的项目随分子结构模型的不同而有所不同。

分子数据表可给出分子名称、分子中原子数目、分子式、相对分子质量、分子体积等数据。

原子数据表可给出原子编号、元素名称和符号、杂化类型、荷电状态和手性构型等数据。

化学键数据表给出化学键的类型和长度。

当进行分子模型的结构数据的监测时，计算的所有数据在数据表中也都有专项显示。

例如测定了距离、角度和氢键以后，在数据窗口中将出现上述测定结果表。

晶胞数据可以使用Tools／CrystalCell命令得到，包括分子晶胞所有参数和该晶系所属空间点群类型等数据。

图9-23是酵母DNA碎片和蛋白质二聚体的数据表窗口。

图9-23酵母DNA碎片和蛋白质二聚体的数据表窗口

2．数据的输入和输出

DSViewerPro除了使用默认的文件格式（.msv）进行输入和输出外，还可使用多种图形文件格式。

DSViewerPro可直接打开多种著名的图形格式文件，这为用户读入其它图形软件的输出文件提供很大的方便，使软件的适应能力大大增强。

这些图形文件格式有：

Viewer、BrookhavenPDB、MDLMOL、InsightIICAR、CambridgeCrystallographic、Quanta、SybylMOL2、Cerius2、Catalyst、CatalystQuery、CrystallographicInformation、XYZCoordinate、MDLSketch、InsightIIGrid、ViewerScript和Smiles。

DSViewerPro还提供了通过互联网输入数据的途径，使用File／Openlocation命令，然后输入目标网络地址，就可以打开网络上的分子模型图形文件。

DSViewerPro可将分子结构数据和分子结构图形通过Windows的剪贴板直接粘贴到其它应用程序。

将3D窗口的分子图形拷贝后，粘贴（内嵌）到Word或PowerPoint文件中，双击这些文件中DSViewerPro图形，可启动DSViewerPro程序，直接进行修改。

选择数据表格的单元格中数据，通过拷贝可将数据粘贴到Excel中。

DSViewerPro可以输出很多不同格式的图形文件。

这些图形文件格式有：

Viewer、BrookhavenPDB、MDLMOL、XYZCoordinate、Catalyst、CatalystQuery、VRMLWorld、POV-RayScene、GIF、JPEG、Bitmap和PNG。

其中VRMLWorld格式的图形文件（.wrl）最具特色，用户可使用专用的浏览器，形象、生动地显示VRML格式的分子图形。

DSViewerPro还可将分子图形和结构数据作为附件通过E-mail发送。

3．动画播放

DSViewerPro可创建和显示动画。

用户可新建一个未命名文件，并在其中绘制（或输入）多个分子图形，然后将全部分子图形以特定的文件格式（.MOL、.XYZ、.CPD、.SMI）存盘。

播放动画时，使用View／Options／Import／CreateAnimationfromMultipleMolecules命令。

打开以上特定格式的文件，动画不会自动播放，屏幕显示动画的第一帧，使用View／Animate命令可进行播放，也可通过Animation工具栏的工具控制动画的播放。

除了上面介绍的基本操作以外，利用DSViewerPro软件还可以进行多种高级操作。

例如，CoordinateKick（通过坐标变化构建同分异构体）、TorsionKick（通过扭角变化构建同分异构体）、复杂分子特殊参数测定的显示等功能，请用户参阅在线说明书学习使用。

ChemOffice

Chem3DUltra9.0的图形界面与以前版本有很大的区别，如图9-24所示，它对菜单栏做了很大的调整，而且增加左、右、下部的弹出式自动隐藏窗口。

图9-24Chem3DUltra9.0的图形界面

1．菜单栏

Chem3D9.0的操作可使用下拉菜单中各项选项实现，程序提供了以下10个菜单，在某些菜单下还有子菜单，以下介绍各个菜单的选项：

（1）File（文件）菜单有：

New（新建）、SampleFile（样例文件）、Open（打开）、ImportFile（导入文件）、CloseWindow（关闭窗口）、Save（保存）、Saveas（另存为）、ReverttoSaved（返回已保存状态）、PrintSetup（打印设置）、PrintPreview（打印预览）、Print（打印）、ModelSettings（模型设定）、Preferences（参数选择）、ExitChem3DUltra（退出）等选项。

图9-25模型设定和参数选择的窗口

ModelSettings（模型设定）和Preferences（参数选择）是二个重要参数的设定选项。

图9-25是模型设定和参数选择的窗口。

ModelSettings（模型设定）窗口具有以下选项：

ModelType（模型类型）、ModelBuilding（模型构建）、AtomDisplay（原子显示）、Color&Fonts（颜色和字体）、Movie（动画）、Stereo&Depth（立体和深度）。

Preferences（参数选择）窗口具有以下选项：

General（常规）、OpenGL（OpenGL图形库）、GUI（图表用户界面）、PopupInfo.（弹出信息）、ChemDraw（二维图形软件ChemDraw）、DihedralDriver（二面角驱动）。

用户可以选择以透明背景保存模型图片；可以设置输出图片的分辨率，也可使用显示器分辨率输出图形（96DPI）；可以决定是否在图形中显示H原子；可以设置默认的输出路径。

另外，可以SetAsDefault（将当前设定设为默认值），这样为不同使用习惯的用户就提供了更大的便利。

（2）Edit（编辑）菜单有：

Undo（撤销）、Redo（重复）、Cut（剪切）、Copy（复制）、CopyAs（复制为）、Paste（粘贴）、PasteSpecial（特殊粘贴）、Clear（删除）、SelectAll（全选）、SelectFragment（选择碎片）等选项。

（3）View（视图）菜单有：

ParameterTable（参数表）、Toolbars（工具栏）、ModelExplore（模型资源管理器）、ChemDrawPanel（ChemDraw面板）、CartesianTable（直角坐标表）、Z-MatrixTable（Z矩阵表）、MeasurementTable（测量表）、OutputBox（输出框）、CommentsBox（注释框）、DihedralChart（二面角图）、Alignwith（对齐）、ModelDisplayMode（模型显示模式）、ShowAtomLabels（显示原子标记）、ShowSerialNumber（显示序号）、ShowAtomDots（显示原子电子云）、ShowH'sandLp's（显示氢原子和孤对电子）、Red&Blue（红篮模式）、ChromatekGlasses（以深色显示）、StereoPairs（立体对）、Perspective（透视图）、DepthFading（深色隐没）、BackgroundColor（背景颜色）、ColorBy（取色）、FullScreen（全屏）等选项。

（4）Structure（结构）菜单有：

Measurement（度量）、Fit（调整）、CenterModel（居中模型）、Reflect（反射）、SetZ-Matrix（设置Z－矩阵）、DetectStereochemistry（探测立体化学）、Invert（反转）、DeviationFromPlane（偏离平面）、AddCentriod（增加质心原子）、Rectify（矫正）、CleanUp（清除）、Overlay（覆盖）、Dock（对接）等选项。

（5）Calculation（计算）菜单有：

CalculationResults（计算结果）、Stop（停止）、DihedralDriver（二面角驱动）、ExtendedHuckel（扩展Huckel方法）、MM2（MM2分子力场）、ComputeProperties（计算分子性质）、Gamess（Gamess程序）、Gaussian（高斯程序）、Mechanics（分子力学）、MOPAC（MOPAC方法）等选项。

（6）Surfaces（表面）菜单有：

ChooseSurface（选择表面）、Radius（半径）、DisplayMode（显示模式）、ColorMapping（彩色绘图）、SurfaceColor（表面颜色）、Resolution（分辨率）、MolecularOrbital（分子轨道）、Iso（等高线）、ColorA（正电荷颜色）、ColorB（负电荷颜色）等选项。

（7）Movie（动画）菜单有：

Play（播放）、Stop（停止）、FirstFrame（第一帧）、PreviousFrame（前一帧）、MovieProcess（影片进程）、NextFrame（下一帧）、LastFrame（最后一帧）、Delete（删除）、DeleteAll（全部删除）、Record（录制）、SpinAboutXAxis（绕X轴旋转）、SpinAboutYAxis（绕Y轴旋转）、SpinAboutZAxis（绕Z轴旋转）、SpinAboutSelectedAxis（绕所选轴旋转）、SpinAboutBond（绕化学键旋转）等选项。

（8）Online（在线服务）菜单有：

FindSuppliersonChemACX.Com（从ChemACX.com查找供给商）、FindInformationonChemFinder.Com（从ChemFinder.Com查找信息）、FindStructurefromPDBID（从PDBID查询结构）、FindStructurefromACXNumber（从ACX编号查找结构）、FindStructurefromNameatChemACX.com（从ChemACX.com查找结构）、BrowseChemStore.Com（浏览ChemStore.Com网站）、BrowseCambridgeSoft.Com（浏览CambridgeSoft.Com网站）、BrowseCambridgeSoftDocumentation（浏览CambridgeSoft.Com文件）、BrowseCambridgeSoftTechnicalSupport（浏览CambridgeSoft.Com技术支持）、BrowseCambridgeSoftDownloads（浏览CambridgeSoft.Com下载）、RegisterOnline（在线注册）、BrowseChemOfficeSDK（浏览ChemOfficeSDK）等选项。

（9）窗口菜单（Window）菜单有：

Cascade（层叠）、Tile（并排）、ArrangeIcons（排列图标）、Close（关闭）、CloseAllWindow（关闭所有窗口）。

2．工具栏

Chem3D9.0有6个工具栏：

Standard（标准