凝膠成像由CCD攝像系統(tǒng)和暗箱組成的硬件和不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)軟件組成。
1.硬件的發(fā)展
(1)CCD影像系統(tǒng):這是凝膠成像分析系統(tǒng)的核心裝置。CCD是一種矽晶片,能將光的影像元素轉(zhuǎn)換為電子量,使影像數(shù)值化以后作為電腦影像處理或儲(chǔ)存。 ccD有videoCcD相機(jī)和高性能ccD相機(jī)兩種。前者即電視規(guī)格攝像機(jī),通常用于一般影像分析,但無數(shù)值影像處理功能。后者為科學(xué)用CCD系統(tǒng),可以獲得高解析度,高動(dòng)態(tài)范圍,低噪聲的影像,特別是近幾年使用的冷卻式ccD攝像系統(tǒng),大大降低了暗電荷,幾乎達(dá)到無噪聲的境界。其分辨率可以從幾十萬達(dá)到幾百萬個(gè)圖像元素。
(2)暗箱:現(xiàn)代已由簡單的紫外線uV透射暗箱發(fā)展成為多功能的暗箱,箱內(nèi)雙側(cè)安裝白燈,可以進(jìn)行反射分析,也可以安裝254衄反射uV燈,用于TLC板分析,黑板上擱置白板,可以進(jìn)行白光透射的測量。
2.軟件的發(fā)展
針對生命科學(xué)的多種實(shí)驗(yàn)要求,不斷發(fā)展升級的計(jì)算機(jī)軟件,是凝膠成像分析系統(tǒng)成為當(dāng)代生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究*的主要設(shè)備原因。
(1)1D區(qū)帶分析:一維軟件可分辨50多條區(qū)帶,根據(jù)峰圖顯示,可以準(zhǔn)確的選定峰值,刪除泳帶的拖尾現(xiàn)象,獲得比較準(zhǔn)確的積分吸光度,進(jìn)行定量計(jì)算,如圖一蛋白質(zhì)的分析。
(圖一)蛋白質(zhì)的分析圖像
(2)分子量(MW)與遷移率(RF)的計(jì)算:電泳和層析形成的區(qū)帶和斑點(diǎn),其RF值可以自動(dòng)進(jìn)行測定計(jì)算。蛋白質(zhì)和核酸(DNA和RNA)的MW,在有標(biāo)準(zhǔn)分子量的區(qū)帶存在下,可以直接自動(dòng)計(jì)算。蛋白質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)分子量一般有高、中、低三種,DNA的標(biāo)準(zhǔn)分子量有DNAEcoRⅠ和DNAHindⅢ及100b kb等幾種。若軟件內(nèi)無所需的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),可重新編輯輸入。如圖二與表1 DNA的分析結(jié)果。
(圖二)酵母染色體DNA的分析圖像(泳道1為標(biāo)準(zhǔn)DNA分子量)
(3)斑電的分析有圓形和矩形分析兩種方法。據(jù)斑點(diǎn)大小,可以調(diào)整半徑、長短邊,獲得每個(gè)斑點(diǎn)積上的積分光密度。
(4)2D點(diǎn)密度分析,是近年來針對生命科學(xué)發(fā)到后基因組時(shí)代,出現(xiàn)的蛋白質(zhì)組分析設(shè)計(jì)的軟件此軟件可選定區(qū)域設(shè)定灰度、計(jì)算光密度、確定像素對上千個(gè)雙向電泳斑點(diǎn)進(jìn)行量的分析。如圖三對雙向電泳的分析。更高一級2D軟件,能自動(dòng)識別、定量比較2D蛋白質(zhì)凝膠圖像,自動(dòng)計(jì)算2D凝膠匕蛋白質(zhì)點(diǎn)的分子量和PI值,進(jìn)行蛋白質(zhì)匹配,與自動(dòng)切割蛋白質(zhì)點(diǎn)工作站相連接,快速進(jìn)行蛋白質(zhì)組的分析。
(圖三)蛋白質(zhì)的雙向電泳