双向凝胶电泳的图像分析

第四节 蛋白质点的检测
一、检测方法 自动执行：软件将在设定的算子大小下根据 凝胶背景等因素确定最佳灵敏度来识别凝 胶中的蛋白质点。 手动执行：首先在整个分析范围内选定一个 代表区域，进入一个有9个格子的小窗口， 在每一个格子中都反映所选代表区域点检 测的执行情况
二、点检测
假设斑点区域的灰度值显著高于背景的灰度值， 并且它们与背景区域有一个界线，所要求的阈值可 自动适应每一个新的图像。 应用这些标准后，仍存在一些区域，既不是斑 点区域，也不是部分斑点区域。把一凝胶图像认为 是一个表面时，斑点的形状是明显凸起的，部分斑 点区域也是如此。第二代计算机衍生系列描述了分 水岭拓扑地貌的曲率，斑点和部分斑点就可以用数 学方法求解。斑点区域和部分斑点区域应该有相同 的凸起曲率。
二、注册
• 注册是一种通过转化的方式使数据进行比 较的步骤。
三、配比
（1）像素水平上：两种凝胶图像的像素绘成 图形。 （2）斑点水平上：仅对两块或多块凝胶上的 蛋白质斑点进行匹配，已达到整个凝胶的 匹配。
四、比较
第六节 数据分析
涉及到质的准确性评估，量的确定，表 达中的定量变化
第七节 数据呈递
每个蛋白质斑点应该有一个相对分子质 量（Mr)和等电点（pI）。因此利用某些特征 的蛋白质斑点（参考胶上的斑点），一种Mr /pI晶格形式就覆盖在凝胶上，从而推测Mr /pI值。这些蛋白质斑点是已知蛋白质，并易 在胶上检测
• 对点的体积进行归一化处理，以便于对不 同胶上的同一蛋白质点进行准确客观的相 对定量。 • 所有点的含量通过单个点的光密度值比上 胶上所有点光密度值 • 归一化处理后的数据是否合理决定着图像 分析数据统计学分析的可靠性。
第五节 凝胶配比分析
一、原因 通过多次凝胶电泳的结果提高实验的可靠性，就 需要进行不同凝胶间斑点的配比分析。 包括：凝胶的匹配和斑点的比较 匹配的目的是为了对已经进行了点检测的凝胶之 间找出代表同一蛋白质的点。匹配过程能把位于不 同凝胶上的同一蛋白质点联系起来，比较则是在不 同凝胶上对同一蛋白质点的蛋白质进行不同凝胶上 的蛋白质表达情况的分析。
二、算法
是对凝胶中的蛋白质的斑点经扫描后获得的数 据，进行检测、评判和定量分析的过程。 原理：是以每一个像素点为中心构建算子，然 后比较算子中心与边缘的吸光度，如果中心与边 缘的强度相比足够大，则此像素点被认为是某蛋 白质点的一部分，如此重复对每一个像素点进行 搜索，最终构建该凝胶的图谱。 高斯拟合和高斯拉普拉斯变换斑点检测法。
二、图像分析流程
双向电泳图谱经扫描或摄影等转换为像素为基础、 具有不同灰度强弱和一定边界方向的斑点的电脑信号。
典型流程：
• • • • • • • 凝胶图像的扫描： 图像加工： 斑点检测和定量： 凝胶配比： 数据分析： 数据呈递（report） 2-DE数据库的来自百度文库立：
第二节 双向凝胶电泳图像采集
三、数字化图像加工
图像增强：平滑操作、增强对比度、边缘 检测和背景消减是图像加工最熟悉的工具。 例如：在双向电泳凝胶的数字化图像上分 析蛋白质斑点。平滑操作、增强对比度、边缘 检测和背景消减是以一种精确的方式来决定蛋 白质斑点的形状和大小。在某些领域，这些操 作主要用于图像增强，以提高图像的光学质量， 分析科学可依靠这些操作提供明确的数据。
• 透射扫描——灵敏度高 • 根据吸收光度的大小获得蛋白质点的光密 度信息——光密度值与蛋白点的表达丰度 成正比 • 根据各个蛋白点的密度值进行蛋白质量的 相对大小分析。
第三节 双向电泳凝胶图像分析原理
一、蛋白质斑点检测 包括：胶内点的定位、点的形状确定及点的 体积（丰度）和面积的计算。 点的检测是各步分析的基础。为了缩短 处理时间，检测前预先要用鼠标圈定要处 理点所在的区域，处理区域越小，后续分 析所耗费的时间就越短。 斑点检测产生x/y位置的n数组、形状参 数和整合的斑点强度。
三、背景消减
点检测完成后，所得到的蛋白质点的体 积是一个绝对值，由构成该蛋白质点的各 个像素吸光强度的值累加得到，在凝胶背 景较深时，这些背景值将会被叠加到点体 积中去，因而使蛋白质点体积与实际值相 比要略微偏高。 一些图像分析软件可在分析前对图像做 平滑、对比度调节和背景消减等处理。
四、归一化处理
第四章 双向凝胶电泳的图像分析
第一节 概述 一、图像分析工具
1.硬件设备： 一定的电脑配置,Pentirm 166处理器，64M 内存，3G硬盘，1024*768分辨率 ，256色， SCI接口，windows操作系统 2.软件技术： PDQuest双向凝胶图像分析软件，Bio-Rad Laboratory,Hercules,CA