少女祈祷中...

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Western Blot 实验教程

2026-09-22
16
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- 分钟

适用对象:第一次接触 Western Blot(WB)、要检测细胞或组织中某个蛋白表达量的研究人员。
主线方案:哺乳动物细胞 / 普通动物组织总蛋白 → SDS-PAGE 电泳 → 湿法转膜 → 封闭 → 一抗二抗孵育 → HRP-ECL 化学发光显影 → 灰度分析。
文章说明:本篇以叙述为主、分步说明为辅。文中参数都是常规起始条件,实际操作请以本实验室 SOP、仪器说明书、抗体说明书为准;第一次上手,记得喊师兄师姐在旁边看着你。


一、写在前面的话:先别怕,WB 没有那么可怕

先说好,这篇教程我不想写成冷冰冰的 SOP,就想还原一下学长第一次带你做实验的样子:每一步先讲清楚"我们在干嘛、为啥要这么干",再告诉你"手要怎么放、劲该怎么使"。WB 这个实验有个特点,流程拉得特别长,可每一步单独拎出来都不难。它更像做一桌菜,考验的不是某一道菜的刀工,而是整桌菜的节奏和细节。新手翻车,十有八九不是手笨,是不知道哪一步要紧、哪一步可以随缘。

先把整体节奏摆在你面前,你心里就有底啦。从提蛋白到出图,通常要横跨两天:

还有三句话,学长想在你动手之前就先塞给你。

失败真的很正常。我的第一条 WB 也糊得没法看,每个人的技术都是一张张"翻车膜"喂出来的,所以第一张跑不好,千万别往心里去。排查问题的时候,一次只改一个变量,不然你永远不知道是哪一步出的岔子。还有,实验记录本比你的记性靠谱得多,试剂批号、参数、当天的小异常,随手就写上,不然一周之后你一定想不起来。

好,深呼吸,咱们开始。


二、原理篇:搞懂原理,操作才不容易错

2.1 整个实验的一条主线

WB 想回答的问题其实特别朴素:我的样品里,某个目标蛋白有多少?不同组之间有没有差别?

可蛋白在细胞里混着几千个兄弟,看不见也摸不着。WB 的办法是先把它们按"个子高矮"(分子量)排好队,再复印到一张膜上,然后用一种只认目标蛋白的抗体去点名,点到了就发光。整条主线长这样:

图 2-1 WB 主线流程。灰色是起点,蓝色三个环节负责"把蛋白拿出来、分开",绿色四个环节负责"把蛋白看见、变成数据",箭头旁是需要特别留意的操作要点。

2.2 电泳为什么能把蛋白分开

SDS-PAGE 的核心是个很聪明的化学戏法。SDS 是一种去垢剂,它会把蛋白原本折叠的三维结构统统拉开,像给每个蛋白穿上同一件"泳衣";更妙的是 SDS 本身带大量负电荷,均匀地糊在蛋白表面,等于给每个蛋白都绑上了跟它大小成正比的负电荷。这一来,蛋白进了电场,大家带的电荷比例一样、形状也一样,谁跑得快、谁跑得慢,就只剩分子大小这一个变量说话了。

凝胶本身像一张布满小孔的筛网。小蛋白身子灵活,钻得快,跑在前面;大蛋白被孔隙卡着,只能慢悠悠地走。跑完之后,几千种蛋白就按分子量从大到小排好了队,跟运动会上按个子高矮排队形是一个道理。

凝胶分两层。上面那层是浓缩胶,孔径大,不负责分离,只负责把上样的蛋白压扁成一条整齐的起跑线;下面那层分离胶,才是真正按分子量拉开差距的地方。至于还原剂(DTT 或 β-巯基乙醇),它负责打开蛋白内部的二硫键,让蛋白彻底舒展开,这就是上样缓冲液里必须加它的原因。

图 2-2 凝胶里发生了什么。同一份样品在浓缩胶里被压成一条整齐的起跑线,进入分离胶之后才按分子量拉开:大蛋白跑得慢、留在上面,小蛋白跑得快、跑到下面。

2.3 为什么要转膜

凝胶是一块"果冻",又脆又容易变形,泡在液体里还可能让蛋白慢慢扩散。真拿它去做抗体孵育这种一折腾就是十几小时的活,实在不划算。所以我们用电场把蛋白从胶里横向搬到一张结实的膜上(PVDF 膜或硝酸纤维素 NC 膜)。膜就是凝胶的"复印件",蛋白的相对位置保留下来了,膜却能剪、能折、能反复洗和孵育,好操作太多。

蛋白带着 SDS 给的负电荷,在电场里自然往正极跑。所以装配转膜装置时,凝胶必须靠负极(黑色),膜必须靠正极(红色),蛋白才能从胶里走出来贴到膜上。这是 WB 最经典的翻车点之一,一旦装反,蛋白就直接跑出胶掉进缓冲液里,膜上干干净净什么都没有。

2.4 为什么要封闭

膜吸附上蛋白之后,表面还留着一堆没被占住的"空座位"。抗体也是蛋白质,空座位不提前占满,一抗二抗就满膜乱坐,显影时整张膜灰蒙蒙一片。封闭就是先用无关蛋白(奶粉或者 BSA)把空座位统统坐满,之后抗体就只能老老实实去找目标蛋白结合啦。

2.5 一抗和二抗:侦探与提灯笼的传令兵

抗体识别是分两级的。一抗是"侦探",它由免疫动物制备,能精准认出目标蛋白身上的某个特征(抗原表位)。可侦探自己不会发光,于是得请出二抗这个"传令兵":二抗不认识目标蛋白,它只认一抗,准确说是认一抗来自哪个物种(兔、鼠、羊)。传令兵手里提着灯笼(HRP 酶标记),找到一抗就挂上去,一个一抗还能挂好几个二抗,信号就这样被放大了。

这也顺带解释了二抗的选择逻辑:看你一抗的宿主种属,不用管目标蛋白是什么。一抗是兔源的,就配抗兔二抗;鼠源一抗配抗鼠二抗。配错了,侦探和传令兵互相不认识,整张膜能安静得让你怀疑人生。

2.6 ECL 显影:灯笼集体点亮

ECL 是 HRP(辣根过氧化物酶)的化学发光底物。HRP 碰到底物就催化发光,膜上哪里挂了灯笼,哪里就亮,成像仪拍下来就是条带。条带越亮,通常代表目标蛋白越多。注意"通常"这两个字哦:只有在成像的线性范围内,亮度才和量成正比。过曝的条带已经饱和了,看着白花花一大条特别有成就感,实际上一丁点定量价值都没有。这个坑到结果分析那章还会细说。

2.7 WB 能回答什么、不能回答什么

最后需要说明一下。WB 很适合回答:目标蛋白在不在、各组相对表达量有没有变化、条带位置大不大致符合预期分子量、磷酸化水平有没有相对改变。但它不能单独证明:蛋白的确切定位(那是免疫荧光和免疫组化的活)、两个蛋白直接结合(那是 Co-IP 和 PPD 的活),也不能把条带强一倍直接等同于细胞里蛋白量精确多一倍。所以重要的结论,记得让 qPCR、功能实验、多个重复来互相撑着。零基础阶段就明白这个边界,以后写论文能少走好多弯路。


三、实验前的准备:把材料备齐

3.1 动手前先想清楚三件事

WB 翻车有一大类原因,说白了叫准备不足。开跑之前坐下来,确认三件事再动手。

你的目标蛋白到底长什么样?去 UniProt 或抗体说明书上查它的理论分子量,看看有没有糖基化、剪切体、前体形式。比如你要检测 BIP(HSPA5/GRP78),理论分子量约 78 kDa;EEF1A2 约 50 kDa。数字记在记录本上,后面选胶、看条带位置全靠它。

抗体的说明书你读过了吗?重点看五项:有没有做过 WB 验证(WB+)、推荐稀释比例、推荐封闭液(磷酸化抗体常常指定用 BSA)、阳性对照是什么、厂家示例条带在哪个位置。抗体说明书是整个实验里最值得逐字读完的一份文件,没有之一。

要不要做磷酸化?要的话,磷酸酶抑制剂从裂解第一步就得全程在场,封闭液也得换成 BSA,具体原因到封闭那章再细讲。

3.2 试剂清单

下面这张表按实验流程的顺序,把常规 WB 的试剂都列出来了。建议打印出来,对着冰箱和试剂柜一项项打钩,别跑到一半才发现缺材料。

这几样里,抑制剂和 Marker 最容易被人忘掉,而它们恰恰缺一不可,备料的时候多看一眼。

试剂

它是干嘛的

学长备注

预冷 PBS

洗细胞,去掉培养基和血清干扰

提前放 4°C 或冰上

RIPA 裂解液

打碎细胞,把总蛋白溶出来

常规总蛋白首选

蛋白酶抑制剂混合物

防止蛋白被降解

现用现加,按说明配成 1×

磷酸酶抑制剂

保护磷酸化修饰

做磷酸化蛋白必加

BCA 试剂盒 + BSA 标准品

测蛋白浓度

和裂解液要兼容

5×(或 4×)SDS 上样缓冲液

让样品适合电泳

含 SDS、甘油、溴酚蓝,用时补还原剂

DTT 或 β-巯基乙醇

打开二硫键,还原蛋白

β-Me 有毒,通风橱里加

预染蛋白 Marker

电泳和转膜的"尺子"

每块胶都必须上

1× 电泳液

电泳的传导介质

按附录 A 配,或买成品稀释

1× 转膜液(含甲醇)

转膜的传导介质

提前 4°C 预冷

甲醇

激活 PVDF 膜

易燃有毒,远离明火

脱脂奶粉 / BSA

封闭液原料

奶粉选"脱脂"的,别拿冲饮喝的那种

一抗(WB 验证)

认识目标蛋白

记录货号、批号、稀释比

HRP 标记二抗

认识一抗并挂"灯笼"

按一抗宿主种属买

TBST

洗膜液

TBS + 0.1% Tween-20

ECL 发光液(A 液 + B 液)

让 HRP 发光

现配现用

丽春红 S 染液

可逆地检查转膜效果

可选,但特别推荐

3.3 器材与耗材清单

仪器方面,你会用到这些大件:微量移液器(20/200/1000 µL 三把枪练熟是基本功)、4°C 冷冻离心机、金属浴或水浴锅、垂直电泳槽加电泳仪电源、湿转槽(或者半干转仪)、水平摇床、酶标仪、化学发光成像仪。第一次用任何一台仪器,都先请人演示一遍再自己上手,尤其是电泳电源,接线方向反了整块胶就白跑喽。

耗材方面:1.5 mL 离心管(建议低吸附款)、滤芯枪头、细胞刮刀、PVDF 膜(常规 0.45 µm,目标蛋白小于 20 kDa 时换 0.22 µm)、厚滤纸、转膜海绵垫、平底镊子(别拿尖头去戳膜)、铅笔(给膜做标记,记号笔不行)、孵育盒、封口膜、冰盒和碎冰,再加上实验服、手套和废液分类的容器。

还有一句掏心窝的话:新手千万别自己灌胶。未聚合的丙烯酰胺是神经毒素,配胶还要用到 APS、TEMED 和相当精确的手法,学习成本高,安全风险也不小。市售预制胶又便宜又稳定,先把整条流程跑通,灌胶这门手艺以后有的是机会学。

3.4 安全这几条,别嫌学长啰嗦

WB 里的危险分子比想象中多。甲醇易燃有毒,β-巯基乙醇气味刺鼻、毒性也不小,丙烯酰胺(如果你以后自己配胶)是累积性神经毒素,ECL 里某些组分也有刺激性。所以称量配液去通风橱做,手套湿了马上换,废液按有机相、含染料液、普通水相分开倒,电泳电源通电前确认手是干的,先关电源再开盖。这些习惯从第一次就养成,以后会救你自己好多次。


四、样品制备:把蛋白完好无损地"请"出来

4.1 为什么全程要低温、要加抑制剂

细胞是一袋活着的平衡系统。裂解的那一刻膜一破,原本被区室隔开的蛋白酶、磷酸酶全放了出来,开始疯狂啃食你的蛋白:蛋白酶把蛋白剪碎,磷酸酶把磷酸基团一个个薅掉。你要做的,就是让这场"自助破坏"慢下来。低温让酶变慢,抑制剂直接让酶住手,两件事缺一不可,可别以为放冰上就万事大吉了。

所以从这一步开始,你会发现自己不停地在冰盒、离心机和冰箱之间来回奔波。嗯,WB 前半段就是这样,全套动作都是围着"蛋白别坏掉"这一件事转的,多跑几趟就习惯了。

4.2 贴壁细胞:从培养皿到上清

先把东西备齐:RIPA 裂解液里现用现加好蛋白酶抑制剂(做磷酸化就再加磷酸酶抑制剂和 PMSF),PBS、离心管、刮刀全部预冷,离心机也提前降到 4°C。然后按下面的节奏走:

  1. 吸走培养基,用预冷 PBS 轻柔洗细胞 1–2 次,下手轻一点,别把细胞层冲掉了;

  2. 尽量吸干残留 PBS,残留会稀释裂解液;

  3. 按比例加入预冷裂解液。六孔板一个孔 100–200 µL,10 cm 皿 0.5–1 mL,能盖住细胞层就行,不用贪多;

  4. 冰上静置裂解 15–30 分钟,中间每隔几分钟倾斜晃一晃,让裂解液均匀接触到细胞;

  5. 用细胞刮刀把细胞刮下来,连同裂解液一起转到预冷离心管里;

  6. 4°C、12 000–14 000 ×g 离心 10–15 分钟;

  7. 小心取出离心管,别搅动底部的沉淀,把清亮的上清转到新管,这就是你的总蛋白啦。

要是样品特别黏稠、能拉丝,那是 DNA 在捣乱,喊师兄师姐教你在低温下做短时超声,别硬着头皮直接上样。

图 4-1 离心管里的三层。总蛋白在中间那层清亮的上清里,吸头停在沉淀上方,别碰底下的沉淀,也别把表面的油脂吸进来。

4.3 组织样品

组织的逻辑一样,只是"开门"更费劲一点。取材后尽快处理,或者液氮速冻保存。操作时在冰上把组织剪成小块,按大约 10 µL 裂解液对应 1 mg 湿组织的比例加含抑制剂的预冷裂解液,然后匀浆(电动匀浆器或者研磨都行)。这里要留神,匀浆是发热大户,打几下、停一停、插回冰里,别一口气把样品打成温热的"蛋白汤"。后面的裂解、离心、取上清跟细胞样品一样。取上清的时候注意两点:别吸到底部沉淀,也别把最上层那层油脂吸进来,脂肪组织样品尤其常见。

4.4 BCA 定量:让每个泳道公平起跑

这一步很多新手想跳过,心里想的是"反正都是一样多的细胞,浓度应该差不多吧"。真的不行哦。不同组的提取效率、剩余体积都会有差异,上样量不齐,后面的条带差异就说不清是处理效应还是你手抖了。上样量一致才是比较的前提,这就是定量的意义。

BCA 的原理一句话能说清:蛋白在碱性条件下把 Cu²⁺ 还原成 Cu⁺,Cu⁺ 和 BCA 显色剂反应会变紫,颜色越深蛋白越多,用酶标仪在 562 nm 附近读数,对着 BSA 标准曲线就能算出浓度。操作跟着试剂盒说明书走,几个要点记牢:标准品按说明配成浓度梯度;样品浓度未知时先做 2–3 个稀释度预试,免得读数飞出标准曲线;标准品和样品最好都做复孔;孵育温度和时间严格按说明书来,别凭感觉。

拿到浓度后算上样体积,公式很简单:

取样体积(µL) = 每孔上样量(µg) ÷ 样品浓度(µg/µL)

示例:浓度 2.0 µg/µL,每孔上 20 µg → 取 10 µL 样品

4.5 配样与变性:最后一道预处理

现在把每个样品调成"上样状态"。以每孔 20 µg、总体积 20 µL、5× 上样缓冲液为例:

组分

体积

样品(按浓度算,本例 20 µg)

10.0 µL

5× 上样缓冲液(终浓度调成 1×)

4.0 µL

裂解液或水补足

6.0 µL

合计

20.0 µL

混匀、短暂离心把液体甩回管底,然后 95–100°C 加热 5 分钟变性。加热完立刻插回冰上,再快速离心 30 秒,把蒸发到管盖的水珠甩下来,免得开盖时溅洒、或者浓度悄悄变了。马上要上样的样品放 4°C 短暂等着;不马上用的分装后放 -20°C 或 -80°C,千万别反复冻融。

另外提一句进阶的:多次跨膜的膜蛋白在 95°C 下反而容易聚集抱团,条带会消失或者跑得乱七八糟,这类蛋白常用 70°C 加热 10 分钟代替。是常规蛋白就放心 95°C,拿不准就翻抗体说明书,或者直接问带你的师兄师姐。


五、电泳:让蛋白按分子大小排队

5.1 选胶:先看目标蛋白的分子

凝胶浓度决定孔径大小,孔径又决定能分开多大范围的分子量。选胶看下面这张速查表就够了:

目标蛋白分子量

推荐分离胶

> 150 kDa

6–8% 或梯度胶

80–150 kDa

8–10%

30–100 kDa

10–12%

15–50 kDa

12–15%

跨度大 / 不确定

4–20% 梯度胶

规律很好记:蛋白越小,用越浓的胶,孔小才拦得住它。举个例子,如果你想同时检测 BIP(约 78 kDa)和 EEF1A2(约 50 kDa),一块 10% 的分离胶就能把两个都照顾得很好,省事又省钱。

图 5-1 分子量全景尺。左侧按分子量区间给出推荐的分离胶浓度,右侧把常见目标蛋白和三个常规内参放在同一把尺上;内参能不能用,要看它跟目标蛋白的条带位置分不分得开。

5.2 装胶与检漏

取出预制胶,核对浓度、孔数和有效期,撕掉底部封条。拔梳子这一步要垂直、缓慢地拔,斜着拔或者猛地一拽,加样孔就歪了、裂了。装进电泳槽后先别急着加满:往内槽倒电泳液,盯着液面看 30 秒,液面在降就是漏液,重新装一遍。不漏了再补满内槽,按说明书加够外槽。最后用电泳液把每个加样孔冲一冲,把残留的保存液和碎胶冲掉,上样时样品才不会漂起来。

5.3 上样:新手最容易心跳加速的三分钟

上样是整个 WB 里最考验手稳的一步。第一次手抖太正常啦,学长当年经常把样品戳进胶里、漂得到处都是。分享几个能立刻提升成功率的要点:

  1. 把泳道图放在手边,样品按图排队,每管上样前先涡旋混匀、短暂离心;

  2. 用细长的上样枪头,枪头伸到孔口液面之下一点点就好,太深会戳破胶底;

  3. 稳住手:手肘撑在桌面上,两只手都搭在枪上,眼睛和加样孔保持平视;

  4. 缓慢、匀速地推。看到样品因为比重大沉到孔底,蓝色一整条稳稳待在孔里就对了;推快了样品会喷出来漂走;

  5. 每换一个样品换一个枪头,第一孔留给 Marker;

  6. 上样量从每孔 10–30 µg 总蛋白试起,新手用 20 µg 就行,别贪多,上太满条带会拖尾变形。

图 5-2 上样时的枪尖位置。左边是正确做法,枪尖停在液面下一点点;右边三种是新手最常见的错误,对应的后果写在每格下面。

上坏了怎么办?只是个别孔漂了,就用移液器把漂走的样品小心吸回来重上;孔破了就别勉强,这块胶该换就换,带伤的胶跑完只会更难看。

5.4 跑胶:电压、时间与终点判断

盖好槽盖,确认红黑电极没插反,通电。常规节奏是:浓缩胶阶段 80 V 左右跑 20–30 分钟,看到蓝色染料前沿压成一条整整齐齐的细线、进入分离胶之后,调到 120 V 左右继续跑。当溴酚蓝前沿跑到距胶底约 0.5 cm 时停,全程大约 1–1.5 小时。中间可以来看几次:条带均匀往下走、前沿平直、槽里有细密的小气泡、电流稳定,就都是好迹象。要是发现条带"微笑"着两头翘,或者槽体烫手,那是电压太高或者散热不好,后面转膜前记得调低哦。

停机记住这个口诀:先关电源,再开盖。这是电气安全和样品安全的双重保险。


六、转膜:把蛋白"复印"到膜上

6.1 转膜前的准备

跑胶快结束时就可以准备转膜的东西了,转膜液提前 4°C 预冷。按凝胶大小裁好 PVDF 膜和 6 张滤纸(每侧 3 张)。膜上的标记一定用铅笔在角上写编号,记号笔的墨水会溶于甲醇,还会增加背景,千万别用。

然后是 PVDF 膜的"激活仪式":把膜浸进甲醇里 30 秒到 1 分钟,你会看到它从乳白变成半透明,这就是激活成功。随后依次转入纯水、转膜液各平衡几分钟。记住,膜从激活那一刻起就不能再干了,干过的膜会产生花斑背景,基本宣告这张膜报废。NC 膜不用甲醇,直接在转膜液里润湿就行。滤纸和海绵也在转膜液里一起泡着。

6.2 组装"三明治":方向错了全盘皆输

打开转膜夹,按从黑(负极)到红(正极)的顺序铺层,全程在转膜液液面下操作:

图 6-1 转膜三明治的层序与方向。从上到下就是铺层顺序,蛋白在电场里从凝胶走向膜,所以永远是胶靠黑、膜靠红。

口诀就一句:胶靠黑、膜靠红。蛋白带负电往正极跑,才能从胶里走出来贴到膜上。铺的时候每层都对齐,尤其凝胶和膜这一对,位置差一点条带就错位了。

铺完用滚轮(洗净的玻璃棒、15 mL 离心管也行)从中间向两边轻轻滚压,把层与层之间的气泡赶出去。气泡是绝缘体,它待在哪,哪块区域的蛋白就转不过去,显影时就是一个尴尬的空白圆斑。滚完再检查一遍四角,确认没藏气泡,把夹子锁好,按方向插进转膜槽,倒入预冷转膜液,放上冷却模块,或者干脆把整个槽坐在冰水混合物里。转膜是大电流过程,发热特别凶,不降温轻则条带变形,重则蛋白降解。

6.3 转膜参数

常规小型胶湿转的起始条件是 100 V、60–90 分钟、低温。不过转膜时间要跟分子量商量着来:

目标蛋白大小

建议倾向

< 30 kDa(小蛋白)

缩短到 30–45 min,或降低电压,防止"转穿膜"跑丢了

30–100 kDa(常规)

60–90 min,100 V

> 100 kDa(大蛋白)

延长到 90–120 min,或降低电压延长时间,让大块头慢慢走

转完先关电源,再拆装置。这时候你可以立刻验收:预染 Marker 应该已经印在膜上了。再配合下一步的丽春红染色,转膜质量一目了然。

6.4 丽春红染色:给转膜结果拍张"证件照"

丽春红 S 是一种可逆的总蛋白染料。染上几分钟,每条泳道的总蛋白分布一览无余;水一洗还会褪掉,完全不影响后续孵抗体。操作很轻快:膜浸入丽春红染液轻摇 5–10 分钟,条带显现后用纯水洗到背景变浅,立刻拍照存档(这张照片以后就是审稿人问起上样一致性时的救命证据),然后接着水洗至完全褪色,再进封闭。

理想的照片是什么样?各泳道总蛋白量肉眼看着差不多,Marker 清晰,没有大片空白、折痕和白斑。要是某一泳道明显偏淡,先别急着怪抗体,多半是那孔蛋白没提够、或者没转过去,带着这个疑问往下走,后面分析的时候心里有数。

图 6-2 丽春红照片的四种样子。最左边是合格的样子,另外三种分别指向蛋白没提够、夹层里有气泡和膜干过,正好对应第十二章里的几条。


七、封闭:先把"空座位"占满

转膜检查合格后,把膜转进干净的孵育盒,蛋白面朝上,倒入 5% 脱脂奶粉 TBST 溶液(20 mL TBST 加 1 g 奶粉,充分搅拌到看不见颗粒,没化开的奶粉疙瘩后面会变成膜上的白点),室温轻摇 1 小时。液量要足,让膜能自由漂动、完全浸没,膜贴壁或者露一角都会造成局部背景异常。

封闭液不是"无脑选奶粉"哦,这里有一道经典判断题:

场景

推荐封闭液

原因

普通蛋白

5% 脱脂奶粉

便宜好用,背景低

磷酸化蛋白(p-XXX 抗体)

3–5% BSA

奶粉里的酪蛋白本身是磷蛋白,会跟磷酸化抗体乱结合,背景飙升

奶粉背景仍然高

BSA 或商品化封闭液

换个封闭剂试试

生物素 / 亲和素体系

按抗体说明书

奶粉可能干扰

一句话记住:做磷酸化,封闭和抗体稀释都用 BSA。封闭结束可以直接进一抗,通常不用洗(抗体说明书另有要求的除外)。


八、一抗孵育:让"侦探"去找目标

8.1 稀释计算:别把比例算反

按抗体说明书推荐的稀释比配工作液。以推荐 1:1000、需要 10 mL 为例:

一抗体积 = 10 000 µL ÷ 1000 = 10 µL
稀释液体积 ≈ 9990 µL(用抗体稀释液或 5% BSA/TBST)

注意"1:1000"的意思是 1 份抗体加到终体积 1000 份里,不是加 1000 µL 稀释液。还有个特别实用的细节:如果你只需要 5 µL 抗体,算出来却要吸 0.5 µL,别硬用 2.5 µL 量程的枪去吸,误差会大得离谱。正确做法是把总体积做大一点,或者先做一次 1:10 的中间稀释。

8.2 孵育操作

把膜从封闭盒转入盛有一抗工作液的盒子(也可以拿封口膜做个"液滴孵育台"省抗体),确保膜完全浸没、不折叠、不贴壁。常规方案是 4°C 冰箱里、摇床缓速轻摇过夜,12–16 小时。慢摇就一个目的:让膜表面均匀接触抗体。静置不动的话,膜底下那面压根接触不到抗体,出来就是阴阳脸。

孵育记得记下开始时间、温度、稀释度。听起来啰嗦,可下次想复现或者排查的时候,这些数字就是全部的线索。

8.3 关于抗体回收

一抗不便宜,多数实验室会把用过的稀释一抗回收,4°C 保存,标注抗体名、稀释度、日期和已用次数,下次接着用,效果通常没问题。不过有两条得守住:一是回收液别反复冻融、别放太久,一般两三周内用完,具体看抗体性质和实验室习惯;二是关键的定量实验别用快过期的回收抗体,效价一降,组间比较就悄悄失真了。


九、洗膜与二抗孵育:把信号放大

9.1 洗膜:重要但最容易被敷衍的一步

一抗孵完,膜上还挂着一堆没结合或者乱结合的抗体,得用 TBST 冲走。方法朴实无华:倒掉一抗(或回收),加足量 TBST,室温摇床洗 3 次、每次 5–10 分钟,而且每次都要换新鲜 TBST。拿同一盆洗液晃三遍可不算洗了三遍,被洗下来的抗体还留在盆里呢。

洗膜的本质是"洗掉噪声、留住信号"。洗不干净,后面背景高得像毛玻璃;但洗上一小时也没必要,温和的 TBST 常规流程足够。另外,膜在盒里要能自由滑动,液量太少、膜贴壁、摇床忘开,都等于白洗。

9.2 二抗怎么选:看一抗的"国籍"

原理篇讲过,二抗认的是一抗的宿主种属。对照下表选就行,拿不准就把自己一抗的货号页面打开,厂家一般会直接告诉你配什么二抗:

一抗宿主

配套二抗

兔源(Rabbit)

anti-rabbit IgG-HRP

鼠源(Mouse)

anti-mouse IgG-HRP

羊源(Goat)

anti-goat IgG-HRP

还有个容易踩的坑:如果你的两条一抗来自同一物种(比如都是兔源),又想同膜孵两个抗体,那就必须靠裁膜把两条带分开,或者用荧光多色系统。这个进阶玩法第一次做 WB 用不上,知道有这回事就好。

9.3 二抗孵育与二次洗膜

二抗按说明稀释(常见 1:5 000 起步,品牌差异挺大),室温轻摇 1 小时。二抗这东西贵不了几个钱,但特别"猛",一定要宁稀勿浓,过浓是高背景和满膜杂带的第一大常见原因。

二抗之后还有一场更重要的洗膜:TBST 洗 3–4 次、每次 10 分钟。ECL 灵敏度极高,残留的二抗会被无限放大成一片惨白。做磷酸化实验的话,最后一步可以换成不含 Tween 的 TBS 再过一遍,有人觉得条带观感会更好,属可选项。洗完的膜不要干放着,马上送去显影。


十、ECL 显影:让条带亮起来

10.1 配液与孵育

先把成像仪打开,调到化学发光模式预热,顺便把托盘擦干净。托盘上一次实验残留的 ECL 液滴,会变成让你百思不解的"假亮点"。

ECL 工作液就是 A 液和 B 液按 1:1 现配现混(普通 ECL 每张 mini 膜 1–2 mL 足够)。吸头碰过 A 就别再去碰 B 的瓶口,交叉污染会让整瓶试剂提前失效。把膜从洗液里取出,在吸水纸上轻轻沥一下(别吸到半干,膜得保持湿润),蛋白面朝上放进洁净的保鲜膜或者成像托盘,均匀铺上 ECL 工作液,静置 1–3 分钟。然后盖上透明保鲜膜,把气泡和多余的液滴赶掉,气泡挡住的地方不发光,又是一个白斑。

10.2 曝光策略:宁可多拍,不可过曝

把膜送进成像仪,先跑一次自动曝光看看有没有信号,然后手动多档曝光:比如 10 秒、30 秒、1 分钟、3 分钟各拍一张,全部保存下来。这么做的道理很实际:短曝光保住细节(强条带不过曝),长曝光保住弱信号(低表达组也看得见),最后定量时挑那张"目标条带和内参都没饱和"的图用就行。

图 10-1 四档曝光与信号饱和。短曝光保住细节,长曝光保住弱信号;只有落在绿色线性范围内的那几张可以用于定量,已经饱和的图再亮也不能用。

怎么判断过曝?三个特征:条带内部一片死白(反相后是死黑),完全没有灰度过渡;软件提示像素饱和;条带边缘膨胀,相邻条带粘在一起。过曝的条带就像烧焦的照片,看着信号最强,其实信息量为零。如果各档曝光都过曝了,说明信号本身就太强,下次降低上样量或者稀释一抗,别硬拿这张图去凑数。

10.3 曝光之后

拍完第一时间做三件事:把原始图像导出保存(优先 TIFF 等无损格式,文件名带上日期、目标蛋白、膜编号和曝光时间);趁膜还在手边,用铅笔在角上做标记,跟泳道图核对一遍;把膜封进保鲜膜放 4°C,以备需要重新显影或者加拍。原始整膜图、多档曝光、丽春红照片,三样凑齐,你的数据才算有了"出生证明"。


十一、结果分析:从一条条带到一张柱状图

11.1 先当一回质检员

拿到条带图,先别急着测灰度。花五分钟当一回质检员,逐条问自己:条带位置和预期分子量对得上吗(差一点点没关系,糖基化、剪切都会让表观分子量偏移,差很远就得警惕了)?阳性对照出带了吗?Marker 位置正常吗?目标条带附近有没有一堆解释不了的杂带?这张图饱和了吗?各泳道内参的强弱是不是肉眼可见地均匀?任何一项不过关,都先回第 12 章的排查手册找原因。带着问题的条带测出来的灰度都是空中楼阁,别浪费时间。

11.2 ImageJ 灰度分析入门

灰度分析的逻辑就是"量出每条带积攒了多少光"。用 ImageJ/Fiji 操作,大致走这几步:

  1. 打开原始未压缩图像(TIFF 最好,微信里传过一遍的 JPG 就别用了);

  2. 用矩形工具框住第一条带,尽量贴合条带边缘,每条带用同样大小的框;

  3. Analyze → Measure(或 Ctrl+M),记下 Integrated Density(积分密度)这一列;

  4. 在每条带旁边选一块空白膜面,同样方法测出局部背景;

  5. 计算:校正强度 = 条带积分密度 − 同尺寸背景积分密度

  6. 目标蛋白和内参分别算完再做比值:归一化表达量 = 目标校正强度 ÷ 内参校正强度

  7. 把对照组的均值设为 1,其他组除以它,得到相对表达量;几个生物学重复各自算完,再进统计。

有个新手常掉的坑:不同软件对"黑与白"的定义可能正好相反,做之前先确认数值方向没弄反。判断方法很简单,框一条你肉眼看着很黑的条带,读数应该明显大(或者明显小,看软件约定),反常就说明方向错了。

11.3 归一化与内参选择

归一化是把上样量的微小差异从数据里扣掉的过程,内参就是那把"尺子"。常用的内参有 GAPDH(约 37 kDa)、β-actin(约 43 kDa)、α/β-tubulin(约 50 kDa)。选内参有三条硬性要求:在你的处理条件下表达稳定(缺氧、代谢类药物会动 GAPDH 的表达,这时候它就不是好尺子了);和目标蛋白的条带位置分得开;信号不饱和。

举个实际例子吧。如果你检测的是 EEF1A2(约 50 kDa),而 α-tubulin 恰好也在 50 kDa 左右,两条带会挤在同一个位置,tubulin 就不能再当内参了,换成 GAPDH(37 kDa)或者 β-actin(43 kDa)更稳妥。检测 BIP(约 78 kDa)时就没这个烦恼,三个常规内参都够得着,挑一个表达稳定的用即可。另外,条件允许的话,用总蛋白染色(丽春红或免染体系)做归一化通常比单一内参更稳健,可以作为进阶方向。

如果做的是磷酸化蛋白,逻辑会多一层:先算 磷酸化信号 ÷ 相应总蛋白信号 得到磷酸化水平,总蛋白本身再对内参归一化。两层分开报,别想着一步到位。

11.4 图像处理的诚信红线

最后是必须划清的红线:亮度和对比度只能对整张图统一调整,绝不允许只提亮某一条带、抹掉某个杂带、把不同膜的条带拼进一张图还不标注。组会上看着或许体面,等答辩或者审稿时被翻出原始数据,那代价没人承受得起。原始图、处理参数、分析表格,全部留档,这既是科研诚信,也是保护你自己。


十二、常见失败原因与排查手册

先说排查顺序:每次只改 1–2 个变量。同时换了抗体、换了胶、又改了转膜时间,就算成功了也不知道是谁的功劳,下次换个牌子照样翻车。带着阳性对照和实验记录去排查,效率高得多。下面按"症状"组织,先找到你膜上的惨状,再顺着表格往下查。

图 12-1 九种常见失败的对照图。每一格对应下面的一个小节,先"认脸"定位症状,再顺着表格逐项排查。

12.1 完全没有条带(连内参都没有)

这种情况多半是流程里某一环整体断了。按发生概率从高到低查:

可能原因

怎么判断

怎么办

上样失败

孔里样品漂走、丽春红上几乎没蛋白

练上样;核对定量计算

转膜方向装反

膜上没 Marker,胶还在

"胶靠黑、膜靠红"重新装

二抗和一抗不匹配

复查一抗宿主

兔源配抗兔、鼠源配抗鼠

漏加某一步试剂

对照记录本逐步勾选

养成"做一步勾一步"的习惯

一抗失效

阳性对照也没带

换新抗体,或者换阳性对照

电泳没跑起来

无气泡、电流为 0

查电源、缓冲液、内槽漏液

12.2 内参正常,目标蛋白没信号

可能原因

怎么办

样品本来就不表达或者低表达

加阳性对照确认抗体没问题;查表达谱;加大上样量

目标蛋白降解了

全程低温、抑制剂现用现加、减少冻融

裂解强度不够(膜蛋白、核蛋白)

换专用裂解方案,别用普通 RIPA 硬来

转膜条件不适合

大蛋白延长转膜;小蛋白防转穿(换 0.22 µm 膜)

分子量区域看错了

查亚型和修饰;看整膜,别只盯着预计位置

抗体稀释过头或孵育不足

缩小稀释比,确保 4°C 过夜

12.3 整膜背景高

可能原因

怎么办

二抗过浓(最常见)

加大二抗稀释倍数,从 1:5 000 试到 1:10 000

一抗过浓

同上,按说明书往下试

洗膜不充分

加次数、加时间、保证膜能自由漂动

封闭不足或封闭液不合适

延长封闭;奶粉和 BSA 换着试

膜干过

下次全程保持湿润,这次基本救不回

ECL 太猛或曝光太久

换灵敏度低一档的 ECL、缩短曝光

12.4 杂带太多

可能原因

怎么办

抗体特异性一般

查厂家 WB 验证数据;用敲低 / 敲除样品验证

抗体太浓或上样太多

双双降下来

条带其实是亚型 / 修饰体

查 UniProt 和文献,别急着当杂带

样品降解

低温 + 抑制剂,还是那老三样

12.5 条带拖尾、竖纹

可能原因

怎么办

上样过量

每孔降到 10–20 µg

样品含盐或核酸太多

改进提取和澄清;黏稠就超声剪切

变性不充分

核对上样缓冲液和 95°C 5 min

加样孔破损

换胶、改手法

12.6 条带弯曲(微笑 / 皱眉)

经典物理原因:电泳发热。电压调低、电泳液换新的、检查外槽液位和散热,一般都能解决。微笑是两头翘中间低,皱眉正好相反,但病因和药方是一样的。

12.7 白斑、黑点与花斑

圆形白斑九成是胶和膜之间藏了气泡,下次装三明治记得在液面下操作、逐层滚压。散在黑点白点,多半是封闭液没化开、抗体聚集或者孵育盒脏了,封闭液充分溶解、必要时过滤,抗体工作液短暂离心,孵育盒刷干净。大面积花斑,就回想一下膜有没有干过、镊子有没有划过膜面。

12.8 内参饱和

内参是家养的兔子,丰度高,最容易爆表。缩短曝光、加大内参一抗二抗的稀释倍数、降低上样量都能压下去;也可以换表达量低一点的内参,或者干脆用总蛋白归一化。饱和的内参不能用来定量,这条没有商量余地。

12.9 同一样品重复性差

系统性问题优先查这几处:每次蛋白浓度有没有重新测?样品有没有反复冻融?抗体回收到第几次了?各次曝光是否都在线性范围内?灰度分析时框的大小和背景位置一致吗?把变量固定下来,重复性自然就上来了。


十三、学长的碎碎念:好习惯比天赋更重要

实验做到这里,技术层面该交代的都交代了。最后想跟你聊几件课本上不写、但真的会影响你这几年科研状态的事。

把记录本当成你的第二个大脑吧。日期、样品、抗体货号和批次、所有参数、所有异常,一次都别落下。三个月后你写论文,发现某组数据有点可疑,能翻出记录本查到当天每一个细节的人,只有你自己。还有,给每个离心管、每张膜、每个图像文件起个规范的名字,"新建文件夹(3)"这种命名是所有科研人的噩梦。

阳性对照是你的保险绳。别嫌多上一个孔浪费,等到目标条带突然消失的那天,唯一能告诉你"是抗体的问题还是样品的问题"的就是它。预实验的意识也要刻进 DNA 里:新抗体、新样品、新参数,都先用便宜的小体系试,试顺了再上珍贵样品。你那些唯一的、不可再生的病人组织,值得被认真对待。

第一次做不完美,太正常啦。合理的第一次目标是:Marker 分得开、转膜方向对、内参出带、丽春红照片正常、所有参数都有记录。做到这些就算成功,剩下的问题都是可以排查、可以进步的技术细节。

最后一条,是诚信。不修图、不选择性裁剪、不把失败的数据悄悄丢掉。科研这条路很长,名声只有一份。

那就开始把实验做完吧。


附录 A:常用缓冲液配方速查

下面是 1 L 用量的经典配方,自己配的时候可以参考;如果实验室已经有现成的稀释液,或者有自己的配方,就按说明书和实验室的惯例来。

缓冲液

配方(定容至 1 L)

备注

1× 电泳液

Tris-base 3.02 g + 甘氨酸 18.8 g + SDS 1.0 g

pH 约 8.3,一般无需调整

1× 湿转液

Tris-base 3.03 g + 甘氨酸 14.4 g + 甲醇 200 mL

先把盐溶好再补甲醇;4°C 预冷

TBST

Tris-base 2.42 g + NaCl 8.0 g + Tween-20 1 mL

用 HCl 调 pH 至 7.5–7.6;Tween 最后加、沿壁加,避免起泡

5% 封闭液

脱脂奶粉 5 g + TBST 定容 100 mL

现配现用;4°C 存放不超过 1–2 天

3–5% BSA 封闭液

BSA 3–5 g + TBST 定容 100 mL

磷酸化抗体专用

丽春红 S 染液

丽春红 S 0.1 g + 冰乙酸 1 mL + 水定容 100 mL

可逆染色,水洗即可脱色

附录 B:实验前夜检查清单

实验前夜照着勾一遍,第二天能少慌一半。

[ ] 抗体说明书已读:WB 验证、稀释比、封闭液、阳性对照
[ ] 目标蛋白分子量已查,选好胶的浓度
[ ] 泳道图已画好(含 Marker、各组、阳性对照)
[ ] 每孔上样量和各组分体积已按浓度算好
[ ] 电泳液、转膜液、TBST 已备好并正确标记
[ ] 转膜液和冷却模块已放入 4°C
[ ] PVDF 膜、滤纸、海绵、镊子、铅笔到位
[ ] 抑制剂到位,确定现用现加的时机
[ ] 成像仪时段已预约
[ ] 记录本和笔已在台边

附录 C:实验室"黑话"小抄

刚进实验室,听不懂师兄师姐在说什么?先把这几句背下来,能撑好一阵子。

大家嘴上说的

实际意思

跑胶

SDS-PAGE 电泳

转膜 / 电转

把蛋白从胶转移到膜上

三明治

转膜夹里海绵-滤纸-胶-膜-滤纸-海绵的组合

孵抗

抗体孵育

洗膜

用 TBST 洗去多余抗体

曝光

成像仪采集化学发光信号

爆表 / 糊了

条带过曝饱和

阴阳脸

膜两面接触不均,背景一边深一边浅

杂带

非特异性条带

内参

用于归一化的稳定表达蛋白

切胶 / 裁膜

按分子量把膜剪成几条,分别孵抗体

剥膜

去掉已结合抗体后重新孵育


参考资料

具体操作永远以你手上的产品说明书为准。下面这几份公开协议,可以用来核对通用流程:

  1. Bio-Rad, General Protocol for Western Blotting, Bulletin 6376. https://www.bio-rad.com/webroot/web/pdf/lsr/literature/Bulletin_6376.pdf

  2. Cell Signaling Technology, Western Blotting Protocol. https://www.cellsignal.com/learn-and-support/protocols/protocol-western

  3. Abcam, Western Blot Protocol: Step-by-Step Guide. https://www.abcam.com/en-us/technical-resources/protocols/western-blot

  4. Thermo Fisher Scientific, Western Blot Protocols and Recipes. https://www.thermofisher.com/us/en/home/life-science/protein-biology/protein-biology-learning-center/protein-gel-electrophoresis-information/western-blot-protocols.html

AI

Western Blot 实验教程

本文链接: Western Blot 实验教程

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