Jmol的select命令2013-06-24 08:54:31

Jmol是我经常使用的一款分子结构查看软件，其原因主要有下面几点：
1. 默认显示的图形看着比较舒服，中我的意
2. 旋转，缩放，测量，播放等基本功能使用符合习惯，比较方便
3. 脚本等高级功能也很强大，虽然我用到的不是很多

最近需要使用Jmol的选择命令select，所以就参考Jmol手册粗略翻译了一下相关文档，以供参考。

Select
   通过原子表达式来选择原子
   若无表达式，默认选择所有原子，相当于select all
   可选参数ADD、REMOVE和GROUP优先于原子表达式

语法：
   select {default: ALL}
   选择所有原子(可能不包含H原子)

   select [atom-expression]
   选择符合表达式的原子
   若文件中包含多个构型（Model），可用"/n"指定所选原子的构型号n。如：select */3，选择第3个构型的所有原子

   select [atom-expression] (property expression)
   Jmol数学模块的所有功能都可用于原子选择
   若第一个参数是原子表达式，如{*}或{10-30}，可包含第二个参数。第二个参数的值必须为TRUE/FALSE，并适用于单个原子的表达式。括号也可省略。如：select {*.ca} (atomY < atomX)，选择所有Y坐标小于X坐标的alpha碳原子。
   注意：
   此情形下，"x"、"y"和"z"为变量名而"atomX"、"atomY"和"atomZ"代表原子坐标。
   变量_x指定给被测试的单个原子，并用于在select()函数中代表被测试的原子。如：select {*.ca} (phi <select(y; {*.ca}; y.resno = _x.resno + 1).phi))，选择氨基酸残基中的alpha碳原子，且此残基的phi角小于肽链中下一个残基phi角。

范例：

selectelemno<7;spacefill 200
select carbon;color white # 选择C，指定为白色
select protein;ribbons on #选择蛋白质，显示为ribbon
select *:D;color blue
select [HIS]:D;spacefill 300
select [HIS]92:D.N;spacefill 600
select [HIS]92:D.C?;color orange
select [HIS]92.N;color [255,196,196]
select within(group, within(10.0, :a));color green;
select :a;color red
select within(chain, [HIS]92);color white;
select within(chain, within(3.0,[HIS]92:D));color purple;
select within(chain,within(5.0,[HIS]92));color white
select 95^a:L # 选择链L, 残基95, 插入码a

[atom expressions]原子表达式

   Atom selectors 原子选择器
   Functions 函数
   RasMol残基代码
   Wildcards 通配符
   Atom names 原子名（用于非pdb文件）
   逻辑词NOT、AND、OR、XOR可用于表达式

●    一般项
   all所有
   none无
   bonded成键
   visible可见
   selected已选择
   clickable可点击

●    file.model 特定文件中的特定构型
   select 3.2最近载入的第3个文件中第2个构型的所有原子
   select 3.0最近载入的第3个文件中所有构型的所有原子

●    subset当前定义的子集
   注意，若定义了一个子集，select/displayall与select/display subset，restrictnone与restrict not subset功能相同，select notsubset将是空选择

●    unitcell单位晶胞
   当前晶胞中的原子（可能需要平移），包含晶面和晶轴上的原子

●    chemicalelements化学元素
   元素名称（包括氘deuterium和氚tritium）
   下划线元素符号_Xx，可包含同位素如 _Cu、_Fe、_2H、_31P

●    solvent-related溶剂相关
   solvent溶剂
   PDB "HOH", water, 水，任何H-O-H相连的集合

●    Atomselectors原子选择器

   利用小括号和中括号可选择单个或某一范围内原子
   [0]表示最后一个原子
   负数表示反向序数
   如：
   select (carbon)[3]将选择第3个碳原子
   select (carbon)[3][5]将选择第3至第5个碳原子
   select (*)[0]选择最后一个原子
   select (carbon and 2.3)[-1][0]选择构型2.3的最后两个碳原子
   原子选择器也可用于其他命令，需要括号，如measure {(_O)[1]} {(_O)[2]}

●    Functions函数

CONNECTED()连接
   原子间连接信息，一般格式：
   connected([optional min # bonds], [optional max # bonds],[optional bond type], [optional atom expression])

SUBSTRUCTURE()亚结构
   给定亚结构内的原子，使用引用的smiles表达式"SMILES"

WITHIN(setName,atomExpression) 指定集合
   集合名可为 BOUNDBOX,CHAIN, ELEMENT, GROUP, MODEL, MOLECULE, POLYMER, SITE, 或STRUCTURE，也可以是引号包围的单字母蛋白质或核酸序列（如 "GGCCCTT" "MAACYXV"）
  SITE 指晶体位点
  BOUNDBOX 指包含原子集合的最小盒子

WITHIN(distance, withinAllModels, atomExpression)距离
   withinAllModels TRUE/FALSE 标识，默认FALSE，TRUE允许在所有构型中选择原子

WITHIN(distance, {x y z})
   距离某一分数坐标或直角坐标
   若距离为负，则指晶胞坐标归一化后的距离

WITHIN(distance, $surfaceObject)
   距离某一表面一定距离内

WITHIN(x.x, VDW, {atomset})
   与{atomset}中原子的van derWaals表面有重叠的原子
   距离参数可选，其意义取决于大小。若大于10，表示百分数，如110%, 100%, 90%，否则表示原子van derWaals半径的增加值。如
   select GROUPS within(1.4, VDW, {*:A}) 选择所有组，其溶剂可及表面与链A有重叠
   select GROUPS within(100, VDW, {ligand})选择与任意配体"clashing"的所有组

WITHIN(nResidues,GROUP,{atoms})
   groups that are within a given number of residues of a specifiedgroup of atoms(Jmol 12.0)

WITHIN(0,planeType, planeDesignation)
   某一平面0.01Angstroms范围内的原子
   若planeType为HKL，planeDesignation为 {h k l}形式,  h, k, and l为 Miller 指数
   若planeType 为PLANE,planeDesignation 为 @{plane(a,b,c)}形式,  a, b, and c 为原子表达式或坐标

WITHIN(distance,planeType, planeDesignation)
   距离某一平面指定范围内的原子
   正值与负值分处平面两边，须自行测试需要的是哪一边
   平面内的原子(0.01Angstroms)都包括

WITHIN(ATOMNAME,"aa,bb,ccc")原子名称

WITHIN(ATOMTYPE, "atomType,atomType,...")原子类型
   MOL2和AMBER的topology文件类型，含有原子类型
   其他文件类型，原子类型与原子名称相同
   如，selectwithin(ATOMTYPE,"HW,OW")选择水中的原子

WITHIN(BASEPAIR("XY...")
   形成氢键的DNA或RNA碱基对，可用于任意碱基对
    displaywithin(BASEPAIR,"GCAU")仅选择G-C和A-U碱基对

WITHIN(BOUNDBOX)当前定义的boundbox中的原子

WITHIN(BRANCH,{first atom}, {second atom})
   选择第二个原子且以第二个原子开始不包含第一个原子的分子branch

WITHIN(HELIX)
   可用select helix进行选择并不在任何一个螺旋末端的组

WITHIN(SEQUENCE,"sequence")
   单字母的蛋白质或核酸序列，如"GGCCCTT"、"MAACYXV"
   必须匹配，SEQENCE可省略

WITHIN(SHEET)
可用select shee进行选择并不在任何一个螺旋末端的组

WITHIN(SMARTS,"smartsString")

   SMARTS结构式，仅氢原子写为[H]
   对亚结构搜索推荐使用

WITHIN(SMILES,"smilesString")
SMILE结构式。用于数学函数返回所有匹配原子，包括氢原子及用于饱和价键的氢原子

Wildcards通配符（问号和星花）

*用在[residueType]seqRange中表示任意，如select *.CA
匹配符可用于其他地方指定，但最好不要混合使用
select [ALA].*与select [ALA]功能相同
PDB和MOL2文件中若包含残基名称，*可用在x*形式中，但只能用于残基名，不能用于原子名称
因此，select AS* 将选择aspartate和asparagine
当用于原子时，如未修正的（unremediated）PDB文件1bkx
select A.O?*中
*并非匹配符，将选择原子A.O1*和A.O4*.(在修正后的PDB文件中，这些*将被单引号代替AO1'，AO4')
对其他文件类型，*能够用在原子名称（或部分名称）的末尾，不能用在insertionCode 或 altLoc中

问号表示一些字符select *.C??，其数目很关键
".?"只表示单字母名称的原子，如"O"和"C"
".??"则表示单或双字母名称的原子
限定码:?，^?和%?表示某些链，某些插入码，某些替代位置
单独的:，^和%则表示无链、无插入码、无题的位置的原子
可使用?来匹配原子名称中的?。如，两个原子名称分别为"O1"和"O1?"，select O1?将选择这两种原子，但select O1?则只选择第二种原子。
不能使用*来表示原子名称中的*

对其他文件类型使用的原子名称

原子名称也可用于非PDB文件类型
CIF文件中,原子名称取自于atom_site_label字段。如果一个原子标识为"C34"，则可用select *.C34或select C34或select C*来选中它。在这里通配符*没问题,因为非PDB文件不包含可能与原子名称冲突的残基名称。
在Jaguar，NWChem， Tripos MOL2, Wavefunction Odyssey, SHELX和WavefunctionSpartan文件中使用"H3"，"O2"之类的原子标识，它们可直接用于选择原子，并可用格式符%a在显示。
对XYZ之类的文件中，原子标识不含数字，Jmol会自动根据元素符号和原子在文件中的序号建立原子名称。

[atom properties] 原子性质

超过80种原子性质，它们即可用于选择，提取，也可被重新设定
旧式的Rasmol语法
[group].atomName^insertion:chain%altloc
仍被支持，但也可用更自然更方便的语法取代它们。如
select group="ARG" and atomname="CA" andchain="A"等价于select [ARG].CA:A
通常，xxxx=y格式对于非Rasmol仅有的参数更好一些

设定原子性质：{atomexpression}.xxxx = y

创建一个所有匹配原子性质的数组：{atomexpression}.xx?或{atom expression}.?，"xx"为性质名字的开始部分，如print{atomno=3}.a? or print @3.?)

标签label %[xxx]中使用%%来代表%自身

原子常用性质简表如下

Select这个命令确实很复杂，这是因为要Jmol想尽量满足使用者的需要。但即便功能如此繁多，也不能可能满足所有人的需要，每个使用者都有着自己的需要，因此功能是很难统一化的。目前的大多数选项都是针对PDB文件的，以便用于生物分子的查看。但是于我而言，平时很少使用PDB文件，最多的是xyz文件和cif文件。为了方便，特列出最常用的几个命令：

Select 选择所有原子
Select none 清除选择
Select @n 以序号选择原子
Select _Atom 以类型选择原子，用下划线元素符号
Select _Xx xyz文件中未知类型的原子
Select atomname=”Atom” cif中可用以选择某类分子，可使用统配符* ?
Select elemno=0 用以选择不能识别元素符号的原子
Select (*)[m][n] 序号范围内原子
Select within(distance,{x y z}) 距某点特定距离的原子
Select within(distance, {Atom}) 距某类原子特定距离的原子

另：

Jmol可读多帧cif文件，最大17MB，为保险起见，最好小于16MB