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。
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2. 对靶标与内参分别扣除背景
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| 样本 | 面积(像素) | RawIntDen | 局部背景均值 | 背景贡献 | 校正靶标 |
|---|---|---|---|---|---|
| C1 | 400 | 18,000 | 20 | 8,000 | 10,000 |
| C2 | 400 | 20,800 | 22 | 8,800 | 12,000 |
| C3 | 400 | 15,200 | 18 | 7,200 | 8,000 |
| T1 | 400 | 29,000 | 25 | 10,000 | 19,000 |
| T2 | 400 | 28,400 | 21 | 8,400 | 20,000 |
| T3 | 400 | 30,600 | 24 | 9,600 | 21,000 |
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
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| 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 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| C1 | 24,000 | 10 | 400 | 20,000 | 0.500 | 1.00 |
| C2 | 24,400 | 11 | 400 | 20,000 | 0.600 | 1.20 |
| C3 | 24,800 | 12 | 400 | 20,000 | 0.400 | 0.80 |
| T1 | 25,200 | 13 | 400 | 20,000 | 0.950 | 1.90 |
| T2 | 25,600 | 14 | 400 | 20,000 | 1.000 | 2.00 |
| T3 | 26,000 | 15 | 400 | 20,000 | 1.050 | 2.10 |
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
- LI-COR — TPS + Targets Linear Range Workflow
支持分别检测靶标与总蛋白参照,并确定二者共同适用的上样区间;不代表本页模拟数据已获实验验证。
- ImageJ — Analyze / Set Measurements
将 RawIntDen 定义为像素值之和,将 IntDen 定义为 Area × Mean。未标定图像中二者相同;使用标定面积或强度时必须统一单位。
- Bio-Rad — Total Protein Normalization
介绍以整泳道总蛋白作为参照的技术方法。仍需确认染色兼容性、未饱和的响应区间和合理的归一化问题。
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。