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定量与归一化

Western Blot 定量:线性范围、饱和与归一化

进行灰度定量前,应先确认目标和归一化信号均处于可用响应范围。软件能够从条带得到数值,并不代表该数值与蛋白量保持比例关系;饱和信号尤其不能用于可靠的相对定量。

计算练习

定量示例:从像素强度算到相对变化

1. 从原图定义 ROI 和背景

分析前先确认靶标、参照和最强实验组都处于已验证的未饱和范围。本例用于练习计算,模拟数据不能代替样本的上样预实验。使用原始、未截顶的无损图像,保留采集设置;不能从压缩截图、不同对比度的展示图或裁剪后丢失背景的图像恢复可靠的强度。

在 ImageJ 中保存 ROI 集,记录 RawIntDen、面积和邻近背景均值。先统一强度方向,使更强信号对应更高数值;不同显色图像可能需要一致的反相规则,不能把黑色条带的低像素值直接当成高信号。固定尺寸 ROI 应覆盖完整目标条带,避免混入其他条带;局部背景取同泳道邻近的无条带区域,并记录选择规则。

窄屏可左右滚动查看图中标注。

统一条带 ROI 与邻近背景 ROI 的示意三个泳道的靶标和内参使用相同尺寸矩形;背景 ROI 位于条带旁且不含其他条带。C1 靶标 ROI 为 400 像素,原始强度之和 18000,局部背景均值 20,扣除后 10000。C1C2T1条带 ROI:400 像素RawIntDen = 18,000局部背景 ROI平均像素值 = 2018,000 − 400 × 20= 10,000示意位置与明暗不代表真实像素;计算使用下表的模拟原始测量。
绿色实线框是条带区域,琥珀色虚线框是背景区域。所有条带 ROI 都为 400 像素;背景区域可以面积不同,因为参与扣除的是背景均值乘以条带面积。示意图不是实验原图,也不能拿截图本身做密度分析。

2. 对靶标与内参分别扣除背景

校正信号 = RawIntDen − ROI 像素数 × 局部背景平均像素值

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靶标原始 ROI 测量 → 背景扣除(任意强度单位)
样本面积(像素)RawIntDen局部背景均值背景贡献校正靶标
C140018,000208,00010,000
C240020,800228,80012,000
C340015,200187,2008,000
T140029,0002510,00019,000
T240028,400218,40020,000
T340030,600249,60021,000

C1 的原始积分强度 18,000,包括背景贡献 400 × 20 = 8,000,扣除后为 10,000。减去背景均值 20 本身会得到 17,980,这是把“强度总和”和“每像素强度”混用。如果背景 ROI 有 200 像素、像素总和为 4,000,其均值仍为 20;应该扣除的仍是条带 ROI 的 400 × 20,而不是背景 ROI 的面积。

这里面积以像素数记录,强度是未标定的像素和。ImageJ 的 IntDen 在标定图像中涉及面积和灰度标定,因此不能直接把 µm² 面积代入本公式而仍使用未标定 RawIntDen。ROI 比条带稍大本身不一定改变正确扣背景后的信号,但背景估计偏差会按 ROI 面积放大。若扣除后为零、负数或接近背景,应标记低于可靠测量范围,不要取绝对值、截成零后继续计算倍数,或只保留好看的样本。

3. 逐样本归一化,再相对于对照均值

样本比值 = 校正靶标 ÷ 校正内参

相对值 = 样本比值 ÷ 对照组样本比值的均值

窄屏可左右滚动查看完整表格。

内参背景扣除与完整归一化结果
样本内参 RawIntDen内参背景均值内参面积校正内参靶标/内参相对 fold
C124,0001040020,0000.5001.00
C224,4001140020,0000.6001.20
C324,8001240020,0000.4000.80
T125,2001340020,0000.9501.90
T225,6001440020,0001.0002.00
T326,0001540020,0001.0502.10

对照比值的均值是 (0.50 + 0.60 + 0.40) ÷ 3 = 0.50。T1 靶标为 29,000 − 400 × 25 = 19,000,内参为 25,200 − 400 × 13 = 20,000,因此样本比值为 0.95,相对值为 0.95 ÷ 0.50 = 1.90。三个处理样本相对值的均值为 (1.90 + 2.00 + 2.10) ÷ 3 = 2.00。

下载 CSV:原始 ROI、背景与归一化全数据

4. 把测量重复和生物学重复分开

模拟数据的 C1–C3 与 T1–T3 被定义为各组三份独立生物样本,因此每组教学 n = 3。C1 的短、中、长三次曝光仍是同一样本,重画 ROI 三次也是技术重复;二者都不能把 n 从 3 增加为 9。不要混用各泳道各自的“最好看”曝光,除非有已验证、可校准的跨曝光方法。

真实报告保留每个生物样本的点、原始未裁剪图像、排除依据和分析规则。独立组与配对设计的统计方法不同:若实验本身配对,应采用预先设定的配对分析,而不是事后假定本表 C1 与 T1 配对。这里用对照均值归一化演示公式,没有给 p 值或显著性结论,也不代表一张膜可以支持普遍的生物学结论。

方法参考资料

记录结果与相关指南

保存实验条件、原始图像和结果判断。下方提供记录单,以及制样、上样、转膜和定量的相关指南。