Name: plasmid dna transfer in bacteria
Uploaded: 2019-01-29T11:04:45.000Z
Duration: 4 min 33 s
Channel: JoVE

K12 Standards

Florida Department of Education

High School

Life Science

SC.912.L.16

SC.912.L.16.7

Bacterial Transformation

في أوائل القرن العشرين ، كان عالم بكتيريا بريطاني يدعى فريدريك جريفيث يعمل مع البكتيريا المسببة للالتهاب الرئوي المكورات العقدية الرئوية . أجرى تجربة بسيطة باستخدام سلالتين مختلفتين. تعرف سلالة واحدة باسم سلالة S بسبب كبسولة واقية تجعل المستعمرات أو الكتل التي تشكلها تبدو ناعمة ، كما تجعلها خبيثة أو ضارة. والثاني كان سلالة R ، وهي نسخة من البكتيريا التي تفتقر إلى الكبسولة الواقية ، مما يمنح المستعمرات مظهرا خشنا ويجعلها غير خبيثة. 

أولا ، أخذ جريفيث بعضا من بكتيريا السلالة S وقام بتسخينها ، مما أدى إلى إنتاج نسخة مقتولة بالحرارة من سلالة S. ثم جمع بعض الفئران وقسمها إلى أربع مجموعات. قام بحقن المجموعة الأولى بسلالة S الخبيثة ، والثانية بسلالة R غير الخبيثة. قام بجرعات المجموعة الثالثة بسلالة S المقتولة بالحرارة ، وأخيرا ، تم الجمع بين سلالة S المقتولة بالحرارة وسلالة R معا ، وحقن هذا المزيج في المجموعة الرابعة. كما هو متوقع ، ماتت الفئران في المجموعة الأولى ، وعاشت الفئران في المجموعة الثانية والثالثة. لكن لدهشة جريفيث ، ماتت الفئران في المجموعة الأخيرة أيضا. 

عندما نشر دراسته في عام 1928 ، أطلق على هذا التحول الغامض للعملية ، حيث تكهن بوجود مبدأ تحويل أساسي ، مما سمح للسلالة غير الخبيثة سابقا بأن تصبح قاتلة. في وقت لاحق ، في عام 1943 ، أفاد أفيرت وماكلويد ومكارتي أن هذا المبدأ المحول كان على الأرجح حمض الديسوكسي ريبونوكلييك ، أو الحمض النووي ، الذي نعرف الآن أنه مادة الوراثة. ما حدث في تجربة جريفيث بشكل أساسي هو أنه عندما تم دمج البكتيريا ، تسرب بعض الحمض النووي من سلالة S المقتولة بالحرارة إلى خلايا سلالة R ، مما أدى إلى تحويل هذه البكتيريا غير الخبيثة ونقل المعلومات لصنع الكبسولة الواقية ، وتحويل سلالة R إلى سلالة خبيثة ، قادرة الآن على قتل في المجموعة الرابعة. 

تقدم سريعا إلى اليوم ، طور العلماء طريقة أبسط بكثير لدراسة التحول البكتيري ، باستخدام بكتيريا الإشريكية القولونية وحلقات دائرية صغيرة من الحمض النووي تسمى البلازميدات. عادة ما يشتمل البلازميد المستخدم في تجارب التحويل على جين لوظيفة خاصة ، مثل مقاومة المضادات الحيوية. الإشريكية القولونية هي موضوع ممتاز للتحول لأنها يمكن أن تعرض خاصية تسمى الكفاءة ، وهي القدرة على امتصاص الحمض النووي من البيئة. بشكل أساسي ، هذا يعني أنه في ظل ظروف بيئية معينة ، مثل مادة كيميائية أو صدمة كهربائية أو حرارية ، يمكن أن يصبح جدار الخلية ل بكتريا قولونية قابلا للاختراق مؤقتا ويسمح بامتصاص الحمض النووي من البيئة. بمجرد أن يكون البلازميد داخل الإشريكية القولونية ، يمكن أن يتسكع في سيتوبلازم الخلية المضيفة الجديدة ويمكن تكراره والتعبير عنه عبر عبر الأجيال جنبا إلى جنب مع الجينوم ، أو قد يدمج نفسه بالكامل في جينوم المضيف. إذا فقدت البكتيريا البلازميد في أي وقت ، فستفقد الخلية أيضا مقاومتها للمضادات الحيوية ، وبالتالي يزرع العلماء البكتيريا في وسط يحتوي على المضاد الحيوي للتأكد من أن الناجين الوحيدين هم أولئك الذين يحتوون على البلازميد المهم. 

في هذا المختبر ، سوف تتعلم كيفية تحويل خلايا بكتيريا قولونية باستخدام بلازميد يحتوي على جين مقاوم للمضادات الحيوية ، أثناء ممارسة التقنيات الميكروبيولوجية المعقمة.

التحول البكتيري

<h4>خلفية</h4>

في أوائل القرن العشرين ، كان الالتهاب الرئوي مسؤولا عن جزء كبير من وفيات الأمراض المعدية1. من أجل تطوير لقاح فعال ضد الالتهاب الرئوي ، شرع فريدريك جريفيث في دراسة سلالتين مختلفتين من المكورات العقدية الرئوية: سلالة غير خبيثة ذات مظهر خشن (سلالة R) وسلالة خبيثة ذات مظهر ناعم (سلالة S) بسبب كبسولة عديد السكاريد الخارجية2. مكنتهم هذه الطبقة الخارجية من بكتيريا السلالة S من تحمل جهاز المناعة المضيف ، مما أدى في النهاية إلى مرض يهدد الحياة. عندما قام جريفيث بحقن الفئران بشكل منفصل بالبكتيريا المقتولة بالحرارة من أي من السلالتين ، عاشت الفئران. ومع ذلك ، عندما قام بحقن الفئران بمزيج من سلالة S المقتولة بالحرارة مع سلالة R الحية ، ماتت الفئران2. عندما قام بتحليل العينات التي تم الحصول عليها من الفئران الميتة التي تم حقنها بالمجموعة ، لاحظ وجود بكتيريا السلالة S الحية. في عام 1928 ، لاحظ جريفيث أن عملية "التحول" يجب أن تكون قد حدثت لتغيير البكتيريا غير الخبيثة إلى سلالة خبيثة. كأول اكتشاف معروف للتحول البكتيري ، مهد اكتشافه الطريق لتطوير أداة أساسية في الهندسة الوراثية - التحول3.

التحول هو التغيير الجيني في الخلية بسبب امتصاص الحمض النووي من البيئة. في تجربة جريفيث ، لم يتحلل الحمض النووي الذي يشفر طلاء السكريات الواقي لبكتيريا السلالة S من الصدمة الحرارية وتم إدخاله في سلالة R ، مما سمح للأخير بتجاوز الجهاز المناعي للفأر. في حين أن هذه العملية تحدث باستمرار في البرية بين الكائنات الحية وحتى الأنواع المختلفة ، يقوم العلماء بتحويل البكتيريا في إعدادات المختبر لأغراض البحث4.

<h4>التحول البكتيري باستخدام البلازميدات</h4>

البكتيريا هي الكائنات الحية المثالية للتحول حيث يمكنها بسهولة امتصاص المواد الوراثية الخارجية في جينومها وتضخيمها بسرعة3،5. لديهم كروموسوم دائري واحد وعدة قطع دائرية صغيرة من الحمض النووي مزدوج الشريطة تسمى البلازميدات داخل السيتوبلازم. يمكن أن تتكاثر هذه البلازميدات بشكل مستقل عن الحمض النووي للكروموسومات وتوفر بشكل عام فوائد وظيفية معينة ، مثل مقاومة المضادات الحيوية6،7. في بيئتها الطبيعية ، تخضع البكتيريا ل "التحول البكتيري" عن طريق أخذ البلازميدات من البكتيريا الأخرى في عملية تسمى الاقتران8. علاوة على ذلك ، عندما يتكاثرون ، يتلقى كل ذرية من ذريتهم نسخة من البلازميد الجديد.

تسمى البلازميدات المستخدمة للأغراض التجريبية ناقلات البلازميد. في بيئة معملية ، يمكن للعلماء إنشاء "بلازميدات مؤتلفة" بشكل مصطنع يبلغ طولها حوالي 5,000-10,000 زوج أساسي عن طريق إدخال شظايا الحمض النووي في ناقل البلازميد. عادة ما تحتوي هذه البلازميدات المؤتلفة على مكونات معينة: أصل النسخ المتماثل (ORI) ، وجين مقاومة المضادات الحيوية ، وموقع استنساخ متعدد ، ومحفز ، وعلامة اختيار ، والجين محل الاهتمام. أصل النسخ المتماثل هو المكان الذي يبدأ فيه النسخ المتماثل. يسمح جين مقاومة المضادات الحيوية للبكتيريا التي تتناول البلازميد بالبقاء على قيد الحياة على الأطباق في وجود دواء مضاد حيوي معين. على الرغم من أن البلازميدات عبارة عن أجزاء صغيرة نسبيا من الحمض النووي ، إلا أن العلماء بحاجة إلى معالجة الخلايا المضيفة لتمكين اختراق البلازميد عبر غشاء الخلية. ومن ثم ، فإن كفاءة التحول ترتبط ارتباطا مباشرا بمسامية الغشاء المضيف. تتمثل إحدى الطرق الشائعة في الصدمة الحرارية للبكتيريا التي تمت معالجتها بمحلول كلوريدالكالسيوم 9. لن تتحول البكتيريا التي لا تدمج البلازميد ، وبالتالي ليس لديها مقاومة للبقاء على قيد الحياة على اللوحة وتكون مرئية. تساعد مواقع الاستنساخ المتعددة في إدخال الحمض النووي من خلال احتواء مواقع لإنزيمات التقييد لقطع البلازميد حيث يمكن إدخال الجين المعني وربطه. يقود المروج نسخ الجين محل الاهتمام. يتم تمييزه بعلامة ، وعادة ما يكون بروتين فلوري مثل بروتين الفلورسنت الأخضر (GFP) ، أو يمكن أن يكون جينا إضافيا لمقاومة المضادات الحيوية. يساعدنا جين مقاومة المضادات الحيوية وعلامات الاختيار الأخرى في تحديد ما إذا كانت البكتيريا التي تم جمعها تحتوي على البلازميد المهم.

<h4>التطبيقات</h4>

مكنت طرق التحويل الفعالة العلماء من عزل الجينات والمنتجات الجينية وتحديد صفيحها وأدت إلى العديد من التطورات في علوم الحياة والطب ، مثل تطوير الأدوية الفعالة ، وتوليد المحاصيل المعدلة وراثيا ، وأدوات التشخيصالمتقدمة 10. بالإضافة إلى ذلك ، مع التقدم التكنولوجي ، ظهرت طرق جديدة للتحول. على سبيل المثال ، يسمح استنساخ البوابة بإدخال شظايا متعددة من الحمض النووي في نواقل مختلفة بالإضافة إلى نقل تسلسل الحمض النووي بين البلازميدات11. علاوة على ذلك ، فإن التكرارات المتجانسة القصيرة المتباعدة بانتظام (CRISPR) -Cas9 هي تقنية لتحرير الجينات تعدل النيوكليوتيدات بشكل مباشر في الجينوم ولا تتطلب استخدام البلازميدات12. بعد التحول ، غالبا ما يقوم الباحثون بعزل وتحديد الجين محل الاهتمام ومنتجاته. بعد ذلك ، فتحت عملية الاستنساخ الجيني برمتها مجالا جديدا للتلاعب الجيني. بفضل الاستنساخ الجيني ، يمكن للباحثين التلاعب بالبكتيريا لإنتاج كميات كبيرة من البروتينات البشرية المحددة ، مثل الأنسولين لعلاج مرضى السكري10. كما لعب الاستنساخ أهمية كبيرة في الزراعة الحديثة. الكائنات المعدلة وراثيا (GMO) هي نتيجة مباشرة للاستنساخ الجيني والتحول البكتيري10. على سبيل المثال ، يعمل العلماء على توليد محاصيل معدلة وراثيا باستخدام جينات مثبتة للنيتروجين مدمجة في جينومهم لزيادة إنتاج الغذاء وتقليل استخدام الأسمدة ، وبالتالي تقليل التأثير الاقتصادي والبيئي للأسمدة13. باختصار ، التحول البكتيري هو الخطوة الأولى للتكنولوجيا الحيوية الحديثة وأساس الاكتشافات البحثية المستقبلية.

<h4>مراجع</h4>

<ol class = "مراجع">
	<li>GL ، أرمسترونج ، لوس أنجلوس ، كون و RW ، بينر. اتجاهات وفيات الأمراض المعدية في الولايات المتحدة خلال القرن العشرين. جامع. 1999 ، المجلد 281 ، 1 (61-66).</li>
	<li>إف ، جريفيث. أهمية أنواع المكورات الرئوية. جي هيج (لوند). . 1928 ، 2 (113-59).</li>
	<li>لورينز ، إم جي وواكرناجل ، ف. نقل الجينات البكتيرية عن طريق التحول الجيني الطبيعي في البيئة. الميكروبيول القس . .1994 سبتمبر ؛ المجلد 58 ، 3: (563-602).</li>
	<li>S, Domingues, et al. يسهل التحول الطبيعي نقل الينقولات والإنتجرونات وأشرطة الجينات بين الأنواع البكتيرية. مسببات الأمراض PLOS. 2012 ، 8 (8): e1002837.</li>
	<li>دوبناو ، د. امتصاص الحمض النووي في البكتيريا. annu القس ميكروبيول. . .1999 ، 53: (217-44).</li>
	<li>Solar, G del, et al. تكرار والتحكم في البلازميدات البكتيرية الدائرية. ميكروبيول مول بيول القس . .1998 ، المجلد 62 ، 2: (434-64).</li>
	<li>بينيت ، رئيس الوزراء. مقاومة المضادات الحيوية المشفرة بالبلازميد: اكتساب ونقل جينات مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا. بي آر جي فارماكول. . 2008 ، المجلد 153 ، S1: (S347-S357).</li>
	<li>MLlosa, et al. الاقتران البكتيري: آلية من خطوتين لنقل الحمض النووي. مول ميكروبيول. 2002 يوليو ؛ المجلد 45 ، 1: (1-8).</li>
	<li>رويتشودري ، أ ، باسو ، إس وسينجوبتا ، DN. تحليل الكفاءات المقارنة لطرق التحويل المختلفة للإشريكية القولونية باستخدام متجهين شائعين للبلازميد. الهندي J Biochem Biophys. . 2009 ، المجلد 46 ، 5: (395-400).</li>
	<li>خان ، إس ، وآخرون. دور تقنية الحمض النووي المؤتلف في تحسين الحياة. I. nt J علم الجينوم. . 2016 ، 2016: 2405954.</li>
	<li>مارسيشكي ، جي ولابير ، ج. العديد من المسارات للعديد من المستنسخة: نظرة مقارنة على طرق الاستنساخ عالية الإنتاجية. جينوم Res. 2004 ، المجلد 14 ، 2020-28.</li>
	<li>دودنا ، جيه إيه وشاربنتي ، إي. الحدود الجديدة لهندسة الجينوم مع CRISPR-Cas9. علم. 2014 ، المجلد 346 ، 6213-1258096.</li>
	<li>جيد ، أ. نحو النباتات المثبتة للنيتروجين. علم. 2018 ، المجلد 359 ، 6378: 869-70.</li>
</ol>

خلفية

في أوائل القرن العشرين ، كان الالتهاب الرئوي مسؤولا عن جزء كبير من وفيات الأمراض المعدية1. من أجل تطوير لقاح فعال ...

Education

JoVE Lab Manual

Biology

علم الأحياء

Genetics

علم الوراثة

plasmid dna transfer in bacteria

Plasmid DNA transfer in bacteria helped launch modern genetic engineering. The idea traces back to Frederick Griffith’s work on pneumonia-causing Streptococcus pneumoniae in the early 20th century. He studied a rough, non-virulent R strain and a smooth, virulent S strain with a protective polysaccharide capsule. When he injected mice with heat-killed bacteria of either strain, the mice survived. But when heat-killed S-strain bacteria were mixed with live R-strain bacteria, the mice died, and live S-strain bacteria were found in the samples. Griffith concluded that a &quot;transformation&quot; had taken place. This was the first known discovery of bacterial transformation.

Transformation means a cell changes genetically after taking in DNA from its environment. In Griffith’s experiment, DNA that encoded the S-strain’s protective capsule was not destroyed by heat. That DNA entered the R-strain and helped it evade the mouse immune system. This process can happen naturally in the environment between organisms, and even between different species. Scientists also use transformation in the lab for research.

Bacteria are useful for transformation because they can take in outside genetic material and quickly copy it. They have one circular chromosome and many smaller circular DNA molecules called plasmids. Plasmids sit in the cytoplasm and can replicate on their own. They often carry useful traits, such as antibiotic resistance. In nature, bacteria can acquire plasmids from other bacteria through conjugation, and each new cell can inherit the plasmid when the bacteria divide.

In laboratories, plasmids used for experiments are called plasmid vectors. Scientists can build recombinant plasmids by inserting DNA fragments into a vector. These plasmids are usually about 5,000 to 10,000 base pairs long and often include an origin of replication, an antibiotic resistance gene, a multiple cloning site, a promoter, a selection marker, and the gene of interest. The origin of replication is where copying begins. The antibiotic resistance gene lets transformed bacteria survive on plates that contain a specific antibiotic.

Getting plasmids into bacteria often requires treating the host cells so the DNA can cross the cell membrane. Transformation efficiency depends on how porous the membrane is. One common method uses calcium chloride followed by heat shock. Bacteria that do not take up the plasmid do not transform, so they lack resistance and cannot grow on the plate. Multiple cloning sites help scientists insert DNA because they contain restriction enzyme cut sites. The promoter turns on transcription of the gene of interest. Scientists may track the inserted gene with a marker such as green fluorescent protein (GFP) or with another antibiotic resistance gene. These selection markers help confirm which bacteria contain the desired plasmid.

Transformation methods have had major effects on science and medicine. They helped researchers isolate and study genes and gene products and supported the development of drugs, genetically modified crops, and diagnostic tools. New cloning methods also continue to appear. Gateway Cloning can insert multiple DNA fragments into different vectors and move DNA between plasmids. CRISPR-Cas9 is another gene-editing method, but it directly changes nucleotides in the genome and does not require plasmids.

After transformation, researchers often isolate the gene of interest and study its product. This cloning work opened the door to genetic manipulation. It also allows bacteria to make large amounts of human proteins, such as insulin for diabetes treatment. Genetic cloning has also affected agriculture through genetically modified organisms, or GMOs. Scientists are working to add nitrogen-fixing genes to crops to improve food production and reduce fertilizer use. Bacterial transformation remains a key first step in modern biotechnology and an important base for future discoveries.

Plasmid DNA Transfer in Bacteria

genetics of organisms

Mendelian Traits and Exceptions

Mendelian genetics explains how traits move from parents to offspring. Gregor Mendel studied pea plants in 1865 and showed that many visible traits are controlled by two alleles, or gene versions, with one inherited from each parent. He also found that some alleles are dominant and others are recessive. Mendel’s work was not widely accepted until 1900, and it took about 30 more years for Mendelian inheritance to fit into evolutionary theory. One reason for the delay was that real breeding...

dna isolation and restriction enzyme analysis

dna-isolation-and-restriction-enzyme-analysis

DNA Extraction, Quantification, and Cutting

DNA extraction, quantification, and cutting are key steps in many biology labs. Scientists use these methods to study genes, prepare DNA for testing, and compare fragments for analysis. DNA isolation starts with a small sample, such as a leaf, hair follicles, or epithelial cells from the mouth collected with a saline solution. The first steps are cell harvesting, lysis, protein degradation, and DNA precipitation. Lysis breaks open the cell and nuclear membranes so the DNA can be released from...

bacterial transformation

Plasmid DNA transfer in bacteria helped launch modern genetic engineering. The idea traces back to Frederick Griffith’s work on pneumonia-causing Streptococcus pneumoniae in the early 20th century. He studied a rough, non-virulent R strain and a smooth, virulent S strain with a protective polysaccharide capsule. When he injected mice with heat-killed bacteria of either strain, the mice survived. But when heat-killed S-strain bacteria were mixed with live R-strain bacteria, the mice died, and...

genetics

Learn how plasmid DNA transfer works in bacteria, from Griffith’s experiment to plasmids, selection markers, and biotechnology uses in high school science.

Plasmid DNA Transfer in Bacteria | JoVE K12

استعد لتدريس التحول البكتيري من خلال هذا الدليل الإرشادي للمدرسين لمدة 1 دقيقة. يغطي خطوات التحضير الأساسية لمختبر Biology على JoVE Lab Manual.

تحضير المدرّس لـ التحول البكتيري في Biology - أكثر من 12K مشاهدة | JoVE Lab Manual

اتبع إجراءات التحول البكتيري خطوة بخطوة في فيديو بروتوكول الطالب هذا لمدة 5 دقيقة. جزء من مجموعة Biology على JoVE Lab Manual.

بروتوكول الطالب لـ التحول البكتيري في Biology - أكثر من 24K مشاهدة | JoVE Lab Manual

Genetic Lingo

Overview

An organism is diploid if it inherits two variants, or alleles, of each gene, one from each parent. These two alleles constitute the genotype ...

Punnett Squares

Overview

A Punnett square displays the possible genotypes offspring can inherit from two parental genotypes. If a trait&#x2019;s inheritance pattern ...

Monohybrid Crosses

Overview

In the 1850s and 1860s, Gregor Mendel investigated inheritance by performing monohybrid crosses in pea plants. He crossed two plants that were ...

Dihybrid Crosses

Overview

To determine whether traits are inherited together or separately, Gregor Mendel crossed pea plants that differed in two traits. These parental ...

Law of Segregation

When crossing pea plants, Mendel noticed that one of the parental traits would sometimes disappear in the first generation of offspring, called the F1 ...

Law of Independent Assortment

While Mendel&#x2019;s Law of Segregation states that the two alleles for one gene are separated into different gametes, a different question of how ...

Test Cross

Alleles are different forms of the same gene. Humans and other diploid organisms inherit two alleles of every gene, one from each parent.

An allele is ...

Pedigree Analysis

Overview

A pedigree is a diagram displaying a family&#x2019;s history of a trait. Analyzing pedigrees can reveal (1) whether a trait is dominant or ...

Use Mendel's laws of segregation and independent assortment to analyze patterns of inheritance.

SC.912.L.16.1

Trihybrid Crosses

Trihybrid Crosses
Some of Mendel&#8217;s crosses examined three pairs of contrasting characteristics. Such a cross is called a trihybrid cross. A ...

Chi-square Analysis

The chi-square test is a statistical hypothesis test. It is used to check whether there is a significant difference between an expected value and an ...

Multiple Allele Traits

Incomplete Dominance

Gregor Mendel&#39;s work (1822 - 1884) was primarily focused on pea plants. Through his initial experiments, he determined that every gene in a diploid ...

Lethal Alleles

Agouti: A Lethal Allele
Lucien Cu&#233;not discovered lethal alleles in 1905 while studying the inheritance of coat color in mice. The agouti gene is ...

Polygenic Traits

background-and-environment-affect-phenotype

Background and Environment Affect Phenotype

Although the genetic makeup of an organism plays a major role in determining the phenotype, there are also several environmental factors, such as ...

Discuss observed inheritance patterns caused by various modes of inheritance, including dominant, recessive, codominant, sex-linked, polygenic, and multiple alleles.

SC.912.L.16.2

Base-pairing and DNA Repair

The DNA Replication Fork

Lagging Strand Synthesis

The Replisome

Proofreading

Synthesis of new DNA molecules is carried out by the enzyme DNA polymerase, which adds nucleotides on the daughter strand complementary to the template ...

Replication in Prokaryotes

DNA replication has three main steps: initiation, elongation, and termination. Replication in prokaryotes begins when initiator proteins bind to the ...

Replication in Eukaryotes

In eukaryotic cells, DNA replication is highly conserved and tightly regulated. Multiple linear chromosomes must be duplicated with high fidelity before ...

Describe the basic process of DNA replication and how it relates to the transmission and conservation of the genetic information.

SC.912.L.16.3

The DNA Helix

Deoxyribonucleic acid, or DNA, is the genetic material responsible for passing traits from generation to generation in all organisms and most viruses. DNA ...

Mutations

Mutations are changes in the sequence of DNA. These changes can occur spontaneously or they can be induced by exposure to environmental factors. Mutations ...

Mutation, Gene Flow, and Genetic Drift

In a population that is not at Hardy-Weinberg equilibrium, the frequency of alleles changes over time. Therefore, any deviations from the five conditions ...

Explain how mutations in the DNA sequence may or may not result in phenotypic change. Explain how mutations in gametes may result in phenotypic changes in offspring.

SC.912.L.16.4

What is Gene Expression?

A gene is a stretch of DNA that serves as the blueprint for functional RNAs and proteins. Since DNA is comprised&#160; of nucleotides and proteins are ...

RNA Structure

The basic structure of RNA consists of a string of ribonucleotides attached by phosphodiester bonds. Although most RNA is single-stranded, it can form ...

Types of RNA

Three main types of RNA are involved in protein synthesis: messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA). These RNAs perform diverse ...

Transcription

Transcription is the synthesis of RNA from a DNA sequence by RNA polymerase. It is the first step in producing a protein from a gene sequence. ...

Bacterial RNA Polymerase

Eukaryotic RNA Polymerases

General Transcription Factors

Tissue-specific transcription factors contribute to diverse cellular functions in mammals. For example, the gene for beta globin, a major component of ...

RNA Polymerase II Accessory Proteins

Transcription Elongation Factors

pre-mrna-processing-modification-of-pre-mrna-ends

Pre-mRNA Processing: Modification of pre-mRNA Ends

In eukaryotic cells, transcripts made by RNA polymerase are modified and processed before exiting the nucleus. Unprocessed RNA is called precursor mRNA or ...

Pre-mRNA Processing: RNA Splicing

Transfer RNA Synthesis

Ribosomal RNA Synthesis

The Nucleolus

Additional Subnuclear Structures

Translation

Translation is the process of synthesizing proteins from the genetic information carried by messenger RNA (mRNA). Following transcription, it constitutes ...

Ribosomes

Ribosomes translate genetic information encoded by messenger RNA (mRNA) into proteins. Both prokaryotic and eukaryotic cells have ribosomes. Cells that ...

tRNA Activation

Initiation of Translation

Termination of Translation

Improving Translational Accuracy

Nonsense-mediated mRNA Decay

Molecular Chaperones and Protein Folding

The Proteasome

Regulated Protein Degradation

Proteins: From Genes to Degradation

Explain the basic processes of transcription and translation, and how they result in the expression of genes.

SC.912.L.16.5

Chromatin Structure and RNA Splicing

Alternative RNA Splicing

Nuclear Export of mRNA

Discuss the mechanisms for regulation of gene expression in prokaryotes and eukaryotes at transcription and translation level.

SC.912.L.16.6

Molecular Cloning

Molecular cloning is a set of methods, which are used to insert recombinant DNA into a vector - a carrier of DNA molecules that will replicate recombinant ...

An Overview of Genetic Engineering

Genetic engineering &#8211; the process of purposefully altering an organism&#8217;s DNA &#8211; has been used to create powerful research tools and model ...

Recombineering and Gene Targeting

One of the most widely used tools in modern biology is molecular cloning with restriction enzymes, which create compatible ends between DNA fragments that ...

bacterial-transformation-the-heat-shock-method

Bacterial Transformation: The Heat Shock Method

Transformation is the process that occurs when a cell ingests foreign DNA from its surroundings. Transformation can occur in nature in certain types of ...

Bacterial Transformation: Electroporation

The term &#x201C;transformation&#x201D; refers cellular ingestion of foreign DNA.  In nature, transformation can occur in certain types of bacteria.  In ...

An Introduction to Transfection

Transfection is the process of inserting genetic material, such as DNA and double stranded RNA, into mammalian cells. The insertion of DNA into a cell ...

transformation-e-coli-cells-using-an-adapted-calcium-chloride

Transformation of E. coli Cells Using an Adapted Calcium Chloride Procedure

Source: Natalia Martin1, Andrew J. Van Alst1, Rhiannon M. LeVeque1, and Victor J. DiRita1
1 Department of Microbiology and Molecular Genetics, Michigan ...

conjugation-method-to-transfer-ampicillin-resistance-from-donor-to

Conjugation: A Method to Transfer Ampicillin Resistance from Donor to Recipient E. coli

Source: Alexander S. Gold1, Tonya M. Colpitts1
1 Department of Microbiology, Boston University School of Medicine, National Emerging Infections Diseases ...

phage-transduction-method-to-transfer-ampicillin-resistance-from

Phage Transduction: A Method to Transfer Ampicillin Resistance from Donor to Recipient E. coli

CRISPR

Background

In early 20th century, pneumonia was accountable for a large portion of infectious disease deaths1. In order to develop an effective vaccine ...

Bacterial Transformation
ExpandFirst, ensure that each student or student group has a filled ice bucket.
Then, set up a tube rack for each work station.
...

Bacterial Transformation
ExpandIMPORTANT: In addition to wearing the appropriate personal protective equipment, be sure to take care to keep your face ...

Describe how viruses and bacteria transfer genetic material between cells and the role of this process in biotechnology.

What is the Cell Cycle?

The cell cycle refers to the sequence of events occurring throughout a typical cell&#8217;s life. In eukaryotic cells, the somatic cell cycle has two ...

Interphase

The cell cycle occurs over approximately 24 hours (in a typical human cell) and in two distinct stages: interphase, which includes three phases of the ...

The Cell Cycle Control System

Positive Regulator Molecules

Inhibition of CDK Activity

S-Cdk Initiates DNA Replication

M-Cdk Drives Transition Into Mitosis

Mitogens and the Cell Cycle

Replicative Cell Senescence

Abnormal Proliferation

cells-coordinate-growth-and-proliferation

Cells Coordinate Growth and Proliferation

What is Cancer?

cancers-originate-from-somatic-mutations-in-a-single-cell

Cancers Originate from Somatic Mutations in a Single Cell

Cancer-Critical Genes I: Proto-oncogenes

cancer-critical-genes-ii-tumor-suppressor-genes

Cancer-Critical Genes II: Tumor Suppressor Genes

Loss of Tumor Suppressor Gene Functions

The Retinoblastoma Gene

Mechanisms of Retrovirus-induced Cancers

Rous Sarcoma Virus (RSV) and Cancer

The Ras Gene

Explain the relationship between mutation, cell cycle, and uncontrolled cell growth potentially resulting in cancer.

SC.912.L.16.8

The Central Dogma

The central dogma explains the flow of genetic information from DNA nucleotides to the amino acid sequence of proteins.
RNA is the Missing Link Between ...

Human Genetics

Human genetics explores how genes influence physical traits such as height and eye color, behaviors like risk-taking and eating habits, and susceptibility ...

Genetic Material

Within the human body, a vast network of trillions of cells functions cohesively. Typically, each cell contains a nucleus with 46 chromosomes,&#160; a ...

Explain how and why the genetic code is universal and is common to almost all organisms.

SC.912.L.16.9

Ethics and Bioethics

Ethics is a philosophical study of moral actions. Ethics attempts to determine what is valuable for individuals and society. It examines the rational ...

Biodiversity and Human Values

Human civilization relies on biodiversity in many ways. Sudden changes in species biodiversity result in environmental changes that can modify weather ...

Plant Breeding and Biotechnology

Crop cultivation has a long history in human civilization, with records showing the cultivation of cereal plants beginning at around 8000 BC. This early ...

Synthetic Biology

This video presents synthetic biology and its role in bioengineering. Synthetic biology refers to the methods used to genetically modify organisms in ...

Bioremediation

Bioremediation is the use of prokaryotes, fungi, or plants to remove pollutants from the environment. This process has been used to remove harmful toxins ...

Evaluate the impact of biotechnology on the individual, society and the environment, including medical and ethical issues.

SC.912.L.16.10

A. DNA stores and transmits genetic information. Genes are sets of instructions encoded in the structure of DNA.

B. Genetic information is passed from generation to generation by DNA in all organisms and accounts for similarities in related individuals.

C. Manipulation of DNA in organisms has led to commercial production of biological molecules on a large scale and genetically modified organisms.

D. Reproduction is characteristic of living things and is essential for the survival of species.

Plasmid DNA Transfer in Bacteria

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards