【摘 要】乙酸纤维素薄膜电泳（came）是重要的实验技术，是生物化学、生物化学检验等课程的基本教学实验，针对以往条带法测定各蛋白条带百分含量的不足，笔者利用image j图像分析软件改进came教学实验中的蛋白条带百分含量结果分析，提高了学生的图像处理能力，使教学实验更加贴近临床应用，有效地提高了教学中学生的积极性和教学质量。
　　【关键词】image j；图像分析；乙酸纤维素薄膜电泳；教学；实验
　　1 常规乙酸纤维素薄膜电泳中存在的问题
　　乙酸纤维素薄膜电泳（came）由于其微量、快速、简便、分辨力高等优点，目前已成为高校生物化学、生物化学检验等课程实验教学的常规项目之一，并在临床中被广泛应用于血清蛋白、糖蛋白等生物大分子的临床分离与检测[1]。came的基本原理是利用蛋白质在缓冲液中所带电荷的不同，而电泳迁移率不同，从而将不同类型的蛋白分离开。通过came电泳后，血清中的蛋白质被分离为5个条带，临床中常需要了解各类蛋白的百分含量以对血浆蛋白质的情况做出评估，需要对各条带中的蛋白质进行定量。相对定量的方法主要有洗脱法和光密度扫描法。光密度扫描法需要专门的光密度扫描装置及图像处理软件，许多高校并不具备这样的条件而无法开展。多数高校是采取的洗脱法，即将各条带剪下后，浸泡入洗脱液，将各条带上的蛋白洗脱下来，然后通过比色测定其相对含量以计算各类蛋白的百分含量。但这种方法虽然对仪器设备的要求较低，但由于其需要剪条带、洗脱、比色多个手工步骤才能完成，人为操作误差较大，且结果仅可以获得各类蛋白的百分含量数据而无法得到类似于临床自动化电泳仪的峰形含量图结果，不利于学生将所学知识与临床应用相结合。
　　2 image j图像分析软件
　　随着信息技术在临床检验中的应用与发展，计算机处理图像使实验结果更加精密、准确。image j软件是一个用java语言开发的图像处理和分析平台，具备各种图像处理和分析功能。image j是由national institutes of health开发的共享的医学图形分析软件。可运行于microsoft windows、mac os、mac os x、linux和sharp zaurus pda等多种平台。image j能够显示、编辑、分析、处理、保存、打印8位、16位、32位的图片，支持tiff、png、gif、jpeg、bmp、dicom、fits等多种格式。image j支持图像栈功能，即在一个窗口里以多线程的形式层叠多个图像，并行处理。只要内存允许，image j能打开任意多的图像进行处理。除了基本的图像操作，比如缩放、旋转、扭曲、平滑处理外，image j还能进行图片的区域和像素统计，间距、角度计算，能创建柱状图和剖面图，进行傅里叶变换[2]。电泳条带图像一般可以通过数码相机、扫描仪和usb摄像头等摄像设备进行获取。由于高像素智能手机和数码相机在大学生中的普及，电泳图像的获取变得容易。利用高像素手机或数码相机，学生可以获得came电泳后的薄膜图像，从而应用image j图像分析软件进行分析。通过利用image j图像分析软件改进came教学实验中的蛋白质百分含量测定有利于提高学生的信息处理能力，使教学实践与临床实际应用相结合，而且学生通过亲自操作image j图像分析软件进行图像分析，学习参与性和积极性大大提高。
　　3 image j图像分析软件分析乙酸纤维素薄膜电泳图谱的教学应用
　　3.1 came实验和图像的获取
　　按照came实验方法操作获得分离开的血清蛋白质电泳条带后，把乙酸纤维素薄膜放在白色滤纸上，使用高像素手机或数码相机拍照采集图谱，像素高于500万可以获得较为满意的图片。
　　3.2 image j软件安装
　　将image j软件安装安装在电脑上，windows、linux、mac os等平台上均可运。需要注意的是image j的运行需要java运行环境的支持。
　　3.3 图像结果分析
　　3.3.1 图像黑白化
　　启动image j，打开采集的图像后，按下列步骤进行菜单操作：编辑（edit）→颠倒（invert）→图像（image）→类型（type）→8-bit，然后点击分析（analyze）→校准（calibrate） →（uncalibrate od）并选择“ok”按钮之后会出现校正的图形。
　　3.3.2 选定条带区域
　　打开工具栏，用方形图像选择工具在图像上圈定一个电泳图谱（注意要将各个条带都全部框住），然后菜单操作：analyze→gels→select first lane（快捷键为ctrl+1），标记和选定该电泳图谱为1号框。如果一幅图

上有多个电泳图谱，将鼠标放在该方框的中央，按住鼠标拖动方框（注意不要改变方框大小）将其放在下一个电泳图谱上，然后菜单操作：analyze→gels→select next lane（快捷键为ctrl+2），分别标记和选定这些电泳图谱。所有电泳图谱都标记完毕后菜单操作：analyze→gels→plot lanes（快捷键为ctrl+3）生成所有选定电泳图谱的光密度分布曲线。
　　3.3.3 计算曲线下面积
　　用工具栏的直线工具在每一条曲线下划一条基线，使得曲线上的每一个波峰都能与基线围成一个封闭区域。如果生成的曲线较多，可以用手形工具上下移动图像执行此操作。选用魔术棒工具，在曲线上的每一个波峰的封闭区域内单击鼠标，程序自动计算该封闭区域的面积，一个曲线上的所有波峰的面积都计算完毕后执行analyze→gels→label peaks，程序自动计算每一波峰的面积百分比，并标记在曲线上。此值即为该电泳图谱上各个条带的含量百分比。
　　3.4 回零与下一个分析
　　一个电泳图谱分析完毕后，执行analyze→gels→reset counter将计数器回零，重复第3.3.1-3.3.3操作，分析下一个电泳图谱的光密度曲线。
　　3.5 记录数据并进行分析
　　4 讨论
　　以计算机技术直接分析电泳图谱不仅是今后检测技术的发展方向，也是现代化高科技检测手段的标志[3]。利用image j图像分析软件分析came教学实验中的蛋白条带百分含量，该方法简便、快捷，不损伤电泳条带，所获得的峰形百分含量结果更加接近于临床自动化电泳仪得到的结果。不仅加强了学生利用计算机软件处理实验数据的能力，更促进了学生对检测分析方法逐渐微机化趋势的了解，让学生所学知识更适应信息化发展的需要。
　　【参考文献】
　　[1]芦韫，王顺昌，汪承，等.血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳实验教学的优化设计[j].生物学杂志，2010，27（4）：103-106.
　　[2]徐桓，段新安.image j软件在大型医疗设备质量检测中的应用[j].中国医学装备，2011，8（11）：20-22.
　　[3]王银改.image j软件在检验医学图像分析处理中的应用[j].中华检验医学杂志，2005，28（7）：747-748.
　　[责任编辑：汤静]