分子3维结构显示软件在生化与分子生物学教学中的应用.pdfVIP

中 国 冶 金 教 育 2017年第2期 教育教学改革 总第179期 CHINA METALLURGICAL EDUCATION 分子3维结构显示软件在生化与分子 生物学教学中的应用 1 2 2 钟广蓉 时国庆 王海鸥 （1.北京科技大学 自然科学基础实验中心北京 100083 ；2.北京科技大学 化学与生物工程学院 北京 100083 ） 摘 要：介绍了利用分子三维结构显示软件（Pymol ）辅助进行生物分子结构与功能教学的应 用经验，包括该软件的基本功能及使用方法，在氨基酸序列与蛋白质结构的定位与展示，生物 大分子结构的多角度演示，基于分子结构的机理讲析等教学中的应用实例。教学实践表明，使 用Pymol辅助教学清晰直观、生动活泼，对学生理解生物大分子的结构与功能，学好生化与分 子生物学有很大帮助。 关键词：生化与分子生物学；计算机辅助教学；Pymol软件 [1] 口又分为左右两块，左边用来显示结构图像，右边 生物分子的结构是其功能的基础 ，在生化与 分子生物学教学中，对生物大分子结构的讲解可以 则是一个内部GUI窗口。在内部GUI窗口中可以选 帮助学生更好地认识生物大分子的功能或作用机 定一些特定的对象并完成显示、隐藏、标记、测量等 制。近年来，越来越多的蛋白质三维结构解析、越来 诸多操作。生物大分子的导入有两种形式，一种是 越丰富的生物分子数据库，以及生物信息分析软件 通过蛋白质数据库下载蛋白质的pdb文件，通过外 的发展，为在课堂上展示生物分子结构及分析提供 部GUI窗口菜单打开；另一种是在显示窗口的命 了便利[2] 。2007年以来，在生化与分子生物学的课 文件名），软件将自动从www. Pdb.Org下载相应文 堂教学中尝试利用Pymol软件辅助，进行生物大分 子结构与功能的讲授，取得了较好的教学效果。 件并显示。利用鼠标可以对打开的图像进行缩放、 旋转、移动等。通过外部和内部GUI窗口操作菜单， Pymol是一个开放源代码的分子三维结构显示 可以展示生物分子的结构并讨论其功能。 软件，经许可后可以免费下载用于教学。Pymol的基 本功能包括生物分子3D结构显示，生物分子合并和 拆分，测定距离、键长、键角等多种参数，分子编辑、 一、氨基酸序列与蛋白质结构的定位与展示 动画、电影制作等。此外，由于其源代码是开放的，使 在生化与分子生物学的教学中，有时针对蛋白 用者可以自由编辑各种脚本，并且有免费的网络资 质的某个特征结构，需要从其氨基酸序列或残基侧 源共享，大大扩展了Pymol的功能和使用范围。 链的化学特征人手，解释其功能；有时又需要针对 运行Pymol后会出现两个窗口，上面为外部图 某一氨基酸残基或某一段序列，分析其三维结构特 形用户界面( GUI)窗口，下面为显示窗口。显示窗 点，这都需要对氨基酸序列或蛋白质结构进行快速 基金项目：北京科技大学本科教育教学改革与研究项目（JG2013M40，JG2016M44）；北京科技大学基 本科研业务费（2302015frf-br-15-008b） 4 4 万方数据 2017年第2期 总第179期