Name: atp levels and cell viability test
Uploaded: 2023-04-30T06:30:34.000Z
Duration: 8 min 32 s
Channel: JoVE

K12 Standards

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

High School

Life Science

Structure and Function

HS-LS1-3.

The ATP Bioluminescence Assay

<div id = "script_0"> يعد اختبار التلألؤ الحيوي ATP تقنية شائعة تستخدم لتحديد مستويات ATP واكتشاف الخلايا الحية النشطة الأيضية. ATP أو أدينوسين ثلاثي الفوسفات هو المصدر الأساسي للطاقة لجميع الكائنات الحية ، ونعني ب "الكل" ALL. على المستوى الخلوي ، يتم إنشاء ATP من خلال مجموعة من عمليات التمثيل الغذائي تسمى التنفس الخلوي.اليوم ، سنناقش بإيجاز المسارات التي ينطوي عليها التنفس الخلوي. بعد ذلك ، سنقدم المبادئ الكامنة وراء مقايسة التلألؤ البيولوجي ATP ، ونذهب من خلال بروتوكول خطوة بخطوة لتنفيذ هذه الطريقة. أخيرا ، سنرى كيف يطبق العلماء هذه التقنية في أبحاثهم الحالية.</div><div id = "script_1">لنبدأ بإدخال التنفس الخلوي. تتضمن هذه الظاهرة العديد من عمليات التمثيل الغذائي ، لكننا سنركز على تلك التي تتعامل مع استقلاب الجلوكوز.في السيتوبلازم ، يحول مسار تحلل السكر الجلوكوز إلى بيروفات ، وفي هذه العملية يولد جزيئين من ATP. يتم نقل البيروفات إلى الميتوكوندريا ، حيث يتم تحويله إلى أسيتيل إنزيم أ - وهي عملية تولد أيضا ثاني أكسيد الكربون. بينما لا يزال في الميتوكوندريا ، يدخل أسيتيل إنزيم أ في دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل أو TCA ، حيث يتم إنشاء ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى ، وكذلك جزيئات NADH و FADH2. هذه الجزيئات في النهاية "تحمل" الإلكترونات إلى سلسلة نقل الإلكترون أو ETC.داخل ETC ، يتم نقل الإلكترونات بالتتابع بين مجمعات البروتين المختلفة في غشاء الميتوكوندريا الداخلي ، قبل تحويل الأكسجين إلى ماء. خلال هذه العملية ، يتم "ضخ" البروتونات في الفضاء بين الغشاء للميتوكوندريا. يتم إنتاج ATP في الواقع عندما تدخل هذه البروتونات مرة أخرى إلى مصفوفة الميتوكوندريا أثناء مرورها عبر بروتين يسمى سينسيز ATP. تؤدي دورة TCA و ETC معا إلى تخليق 36 جزيء ATP. يمكن أن يؤدي انهيار جزيئات المغذيات الأخرى ، مثل الدهون والبروتينات ، إلى تغذية دورة TCA و ETC ، مما يؤدي إلى إنتاج ATP.</div><div id = "script_2">الآن بعد أن عرفنا كيف تولد الخلايا ATP ، دعنا نتعرف على المبادئ الكامنة وراء مقايسة التلألؤ البيولوجي ATP ، والتي تستخدم بشكل شائع لقياس المستويات داخل الخلايا لهذا الجزيء.من الناحية الهيكلية ، يحتوي ATP على قاعدة الأدينين ، وسكر الريبوز ، وثلاث مجموعات فوسفات - ترتبط الأخيرة بروابط عالية الطاقة. تطلق هذه الروابط الطاقة عند كسرها ، ويستفيد مقايسة التلألؤ البيولوجي ATP من هذه الطاقة. في الأساس ، يتطلب هذا الاختبار مركب لوسيفيرين ، الذي يتم الحصول عليه من الكائنات الحية "المتوهجة" مثل اليراعات ، وإنزيم المحفز المقابل له المسمى لوسيفيراز. في وجود الأكسجين ، يستمد لوسيفيراز الطاقة من ATP ويحول لوسيفيرين إلى أوكسيلوسيفيرين. المنتجات الثانوية لهذا التفاعل هي البيروفوسفات ، وهو مجموعتان من الفوسفات تم الحصول عليهما من ATP - تحويله إلى أحادي فوسفات الأدينوزين أو AMP - ثاني أكسيد الكربون ، والضوء أو اللمعان. تتم قراءة اللمعان بواسطة مقياس الإضاءة ، وهو آلة تحدد انبعاث الضوء. نظرا لأن كمية التلألؤ الناتجة تتناسب طرديا مع كمية ATP ، فإن هذا يخدم مؤشرا جيدا على بقاء الخلية والتمثيل الغذائي.</div><div id = "script_3">الآن بعد أن فهمت المبادئ الكامنة وراء مقايسة التلألؤ البيولوجي ATP ، دعنا نحدد بروتوكولا عاما.أولا ، يتم زرع الخلايا في صفيحة من 96 بئرا تحتوي على وسائط استزراع. يتم طلاء الخلايا بكثافات مختلفة في ثلاث نسخ ، لحساب التباين المعتمد على الكثافة. نظرا لأن الآبار الخارجية ليست محاطة بآبار أخرى من جميع الجوانب الأربعة ، فقد تكون درجة الحرارة ومعدل التبخر في هذه الآبار متغيرة. لذلك ، لا يتم طلاء الخلايا في الآبار الخارجية ، وبدلا من ذلك يتم ملؤها بالماء لتجنب التبخر على مستوى اللوحة وتغير درجة الحرارة الذي قد يؤثر على التفاعل. ثم يتم تحضين الصفائح طوال الليل عند 37 درجة مئوية للسماح للخلايا بالالتصاق بألواح الثقافة.بعد ذلك ، تتم إزالة الوسائط ، ويضاف لوسيفيراز ولوسيفيرين إلى كل بئر ، وتوضع اللوحة على شاكر لمدة 5-15 دقيقة لتسهيل التفاعل. بعد ذلك ، يتم نقل جزء من الخليط من كل بئر إلى صفيحة بيضاء مكونة من 96 بئرا ؛ غالبا ما تستخدم الصفائح البيضاء لأنها تعكس الضوء لأعلى ، مما يسمح بقراءات تلألؤ أكثر دقة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تجنب الفقاعات ، لأنها يمكن أن تتداخل مع التحليلات اللاحقة. نظرا لأن إشارة التلألؤ يمكن أن تنخفض بمرور الوقت ، تتم قراءة اللوحة في غضون 10-12 دقيقة على مقياس الإضواء.لتحليل نتائج مقياس الإضاءة ، يتم حساب متوسط قيمة التلألؤ من الآبار بنفس كثافة الخلية. من خلال مقارنة بيانات التلألؤ التي تم جمعها بهذه الطريقة من كل من عينات التحكم الصحية والخلايا المعالجة ، يمكن للباحثين تقييم تأثيرات علاج معين على الجدوى والتمثيل الغذائي - على وجه التحديد من خلال البحث عن انخفاض اللمعان في المجموعة التجريبية.</div><div id = "script_4">الآن بعد أن رأيت كيفية إجراء اختبار التلألؤ البيولوجي ATP ، دعنا نناقش تطبيقاته البحثية.يحاول العلماء دائما تطوير مضادات فيروسات جديدة لا تضر أو تقتل الخلايا المضيفة. في هذه الدراسة ، تم زرع خلايا الثدييات في صفيحة متعددة الآبار وأصيبت بفيروس معين. تمت إضافة مركبات مختلفة مضادة للفيروسات إلى هذه العينات ، وتم إنشاء منحنيات تركيز الاستجابة لحساب التركيز الفعال خمسين أو EC50. EC50 هو تركيز المركب الذي تكون فيه صلاحية الخلية 50 بالمائة. هذه معلمة شائعة الاستخدام لتقييم السمية الخلوية للمركب.يمكن أن تعطي مستويات ATP أيضا أدلة حول نشاط الميتوكوندريا في ظل ظروف مختلفة. هنا ، تم إجراء اختبار التلألؤ البيولوجي ATP على مستحضرات الميتوكوندريا المشتقة من خلايا الكبد والعضلات القوارض ، مما ساعد الباحثين على تقييم مدى وظيفة الميتوكوندريا في الأنسجة الطبيعية. الأهم من ذلك ، يمكن تمديد هذا البروتوكول لتوفير طريقة لفحص وظيفة الميتوكوندريا في حالات المرض.يستخدم العلماء أيضا هذا الاختبار للتحقيق في علاجات السرطان المحتملة في أنظمة in vivo. في هذا المثال ، تم تعديل الخلايا السرطانية البشرية للتعبير عن لوسيفيراز وحقنها في أدمغة الفئران الحية. بعد أن تنشأت الخلايا السرطانية في هذه ، تم علاجها بدواء مضاد للسرطان. كشف اختبار التلألؤ البيولوجي اللاحق في الجسم الحي ATP أن الخلايا السرطانية في الفئران المعرضة للأدوية لديها مستويات ATP أقل.</div><div id = "script_5">لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لمقايسة التلألؤ البيولوجي ATP. يجب أن تكون الآن على دراية بمسارات التنفس الخلوي والبروتوكول المستخدم لقياس ATP ، وهو المنتج النهائي لهذه المسارات. يعمل اختبار التلألؤ البيولوجي ATP كأداة فحص ممتازة لعلماء الأحياء الخلوية المهتمين بدراسة تأثير العوامل الفسيولوجية والمرضية على استقلاب الخلايا وقابليتها للحياة. كما هو الحال دائما ، شكرا على المشاهدة!</div>

اختبار التلألؤ البيولوجي atp

في اليراعات ، يحول إنزيم لوسيفيراز مركبا يسمى لوسيفيرين إلى أوكسيلوسيفيرين ، وينتج ضوءا أو "لمعانا" نتيجة لذلك. يتطلب هذا التفاعل طاقة مشتقة من ATP من أجل المضي قدما ، لذلك استغل الباحثون تفاعل لوسيفيراز لوسيفيرين لقياس مستويات ATP في الخلايا. نظرا لدور ATP كعملة طاقة للخلية ، يمكن أن يوفر اختبار التلألؤ البيولوجي ATP نظرة ثاقبة على التمثيل الغذائي الخلوي وصحة الخلية بشكل عام. في هذا الفيديو ، يناقش JoVE التنفس الخلوي ، ويستعرض على وجه التحديد كيف ينتج عن استقلاب الجلوكوز إنتاج ATP. يتبع ذلك المبادئ الكامنة وراء مقايسة التلألؤ البيولوجي ATP وبروتوكول معمم لهذه التقنية. أخيرا ، مسح لكيفية استخدام الباحثين حاليا لمقايسة التلألؤ البيولوجي ATP لتقييم صلاحية الخلية في مجموعة متنوعة من الظروف التجريبية.

اختبار التلألؤ البيولوجي ATP

In fireflies, the luciferase enzyme converts a compound called luciferin into oxyluciferin, and produces light or &#8220;luminescence&#8221; as a result. ...

يعد اختبار التلألؤ البيولوجي ATP تقنية شائعة تستخدم لتحديد مستويات ATP واكتشاف الخلايا الحية النشطة الأيضية. ATP أو أدينوسين ثلاثي الفوسفات هو المصدر الأساسي للطاقة لجميع الكائنات الحية ، وبواسطة ?جميع? نحن نعني الكل. على المستوى الخلوي ، يتم إنشاء ATP من خلال مجموعة من عمليات التمثيل الغذائي تسمى التنفس الخلوي. اليوم ، سنناقش بإيجاز المسارات التي ينطوي عليها التنفس الخلوي. بعد ذلك ، سنقدم المبادئ الكامنة وراء مقايسة التلألؤ البيولوجي ATP ، ونذهب من خلال بروتوكول خطوة بخطوة لتنفيذ هذه الطريقة. أخيرا ، سنرى كيف يطبق العلماء هذه التقنية في أبحاثهم الحالية. لنبدأ بإدخال التنفس الخلوي. تتضمن هذه الظاهرة العديد من عمليات التمثيل الغذائي ، لكننا سنركز على تلك التي تتعامل مع استقلاب الجلوكوز. في السيتوبلازم ، يحول مسار تحلل السكر الجلوكوز إلى بيروفات ، وفي هذه العملية يولد جزيئين من ATP. يتم نقل البيروفات إلى الميتوكوندريا ، حيث يتم تحويله إلى أسيتيل إنزيم أ ، وهي عملية تولد أيضا ثاني أكسيد الكربون. بينما لا يزال في الميتوكوندريا ، يدخل أسيتيل إنزيم أ في دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل أو TCA ، حيث يتم إنشاء ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى ، وكذلك جزيئات NADH و FADH2. هذه الجزيئات في النهاية "تحمل؟ الإلكترونات في سلسلة نقل الإلكترون أو ETC. داخل ETC ، يتم نقل الإلكترونات بالتتابع بين مجمعات البروتين المختلفة في غشاء الميتوكوندريا الداخلي ، قبل تحويل الأكسجين إلى ماء. خلال هذه العملية ، يتم ضخ البروتونات؟ في الفضاء بين الغشاء للميتوكوندريا. يتم إنتاج ATP في الواقع عندما تدخل هذه البروتونات مرة أخرى إلى مصفوفة الميتوكوندريا أثناء مرورها عبر بروتين يسمى سينسيز ATP. تؤدي دورة TCA و ETC معا إلى تخليق 36 جزيء ATP. يمكن أن يؤدي انهيار جزيئات المغذيات الأخرى ، مثل الدهون والبروتينات ، إلى تغذية دورة TCA و ETC ، مما يؤدي إلى إنتاج ATP. الآن بعد أن عرفنا كيف تولد الخلايا ATP ، دعنا نتعرف على المبادئ الكامنة وراء اختبار التلألؤ الحيوي ATP ، والذي يستخدم بشكل شائع لقياس المستويات داخل الخلايا لهذا الجزيء. من الناحية الهيكلية ، يحتوي ATP على قاعدة أدينين وسكر الريبوز وثلاث مجموعات فوسفات - ترتبط الأخيرة بروابط عالية الطاقة. تطلق هذه الروابط الطاقة عند كسرها ، ويستفيد مقايسة التلألؤ البيولوجي ATP من هذه الطاقة. في الأساس ، يتطلب هذا الاختبار مركب لوسيفيرين ، الذي يتم الحصول عليه من "متوهجة". الكائنات الحية مثل اليراعات ، وإنزيم المحفز المقابل لها المسمى لوسيفيراز. في وجود الأكسجين ، يستمد لوسيفيراز الطاقة من ATP ويحول لوسيفيرين إلى أوكسيلوسيفيرين. المنتجات الثانوية لهذا التفاعل هي البيروفوسفات ، وهو مجموعتان من الفوسفات تم الحصول عليهما من ATP - تحويله إلى أحادي فوسفات الأدينوزين أو ثاني أكسيد الكربون AMP ، والضوء أو اللمعان. تتم قراءة اللمعان بواسطة مقياس الإضاءة ، وهو آلة تحدد انبعاث الضوء. نظرا لأن كمية التلألؤ الناتجة تتناسب طرديا مع كمية ATP ، فإن هذا يخدم مؤشرا جيدا على بقاء الخلية والتمثيل الغذائي. الآن بعد أن فهمت المبادئ الكامنة وراء مقايسة التلألؤ البيولوجي ATP ، دعنا نحدد بروتوكولا عاما. أولا ، يتم زرع الخلايا في صفيحة من 96 بئرا تحتوي على وسائط استزراع. يتم طلاء الخلايا بكثافات مختلفة في ثلاث نسخ ، لحساب التباين المعتمد على الكثافة. نظرا لأن الآبار الخارجية ليست محاطة بآبار أخرى من جميع الجوانب الأربعة ، فقد تكون درجة الحرارة ومعدل التبخر في هذه الآبار متغيرة. لذلك ، لا يتم طلاء الخلايا في الآبار الخارجية ، وبدلا من ذلك يتم ملؤها بالماء لتجنب التبخر على مستوى اللوحة وتغير درجة الحرارة الذي قد يؤثر على التفاعل. ثم يتم تحضين الأطباق بين عشية وضحاها في سن 37؟ C للسماح للخلايا بالالتصاق بألواح الثقافة. بعد ذلك ، تتم إزالة الوسائط ، ويضاف لوسيفيراز ولوسيفيرين إلى كل بئر ، وتوضع اللوحة على شاكر لمدة 5 - 15 دقيقة لتسهيل التفاعل. بعد ذلك ، يتم نقل جزء من الخليط من كل بئر إلى صفيحة بيضاء مكونة من 96 بئرا ؛ غالبا ما تستخدم الصفائح البيضاء لأنها تعكس الضوء لأعلى ، مما يسمح بقراءات تلألؤ أكثر دقة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تجنب الفقاعات ، لأنها يمكن أن تتداخل مع التحليلات اللاحقة. نظرا لأن إشارة التلألؤ يمكن أن تنخفض بمرور الوقت ، تتم قراءة اللوحة في غضون 10-12 دقيقة على مقياس الإضاءة. لتحليل نتائج مقياس الإضاءة ، يتم حساب متوسط قيمة التلألؤ من الآبار بنفس كثافة الخلية. من خلال مقارنة بيانات التلألؤ التي تم جمعها بهذه الطريقة من كل من عينات التحكم السليمة والخلايا المعالجة ، يمكن للباحثين تقييم آثار علاج معين على الجدوى والتمثيل الغذائي - على وجه التحديد من خلال البحث عن انخفاض التلألؤ في المجموعة التجريبية. الآن بعد أن رأيت كيفية إجراء اختبار التلألؤ البيولوجي ATP ، دعنا نناقش تطبيقاته البحثية. يحاول العلماء دائما تطوير مضادات فيروسات جديدة لا تضر أو تقتل الخلايا المضيفة. في هذه الدراسة ، تم زرع خلايا الثدييات في صفيحة متعددة الآبار وأصيبت بفيروس معين. تمت إضافة مركبات مختلفة مضادة للفيروسات إلى هذه العينات ، وتم إنشاء منحنيات تركيز الاستجابة لحساب التركيز الفعال خمسين أو EC50. EC50 هو تركيز المركب الذي تكون فيه صلاحية الخلية 50 بالمائة. هذه معلمة شائعة الاستخدام لتقييم السمية الخلوية للمركب. يمكن أن تعطي مستويات ATP أيضا أدلة حول نشاط الميتوكوندريا في ظل ظروف مختلفة. هنا ، تم إجراء اختبار التلألؤ البيولوجي ATP على مستحضرات الميتوكوندريا المشتقة من خلايا الكبد والعضلات القوارض ، مما ساعد الباحثين على تقييم مدى وظيفة الميتوكوندريا في الأنسجة الطبيعية. الأهم من ذلك ، يمكن تمديد هذا البروتوكول لتوفير طريقة لفحص وظيفة الميتوكوندريا في حالات المرض. يستخدم العلماء أيضا هذا الاختبار للتحقيق في علاجات السرطان المحتملة في أنظمة in vivo. في هذا المثال ، تم تعديل الخلايا السرطانية البشرية للتعبير عن لوسيفيراز وحقنها في أدمغة الفئران الحية. بعد أن تنشأت الخلايا السرطانية في هذه ، تم علاجها بدواء مضاد للسرطان. كشف اختبار التلألؤ البيولوجي اللاحق في الجسم الحي ATP أن الخلايا السرطانية في الفئران المعرضة للأدوية لديها مستويات ATP أقل. لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لمقايسة التلألؤ البيولوجي ATP. يجب أن تكون الآن على دراية بمسارات التنفس الخلوي والبروتوكول المستخدم لقياس ATP ، وهو المنتج النهائي لهذه المسارات. يعمل اختبار التلألؤ البيولوجي ATP كأداة فحص ممتازة لعلماء الأحياء الخلوية المهتمين بدراسة تأثير العوامل الفسيولوجية والمرضية على استقلاب الخلايا وقابليتها للحياة. كما هو الحال دائما ، شكرا على المشاهدة!

Education

JoVE Science Education

Advanced Biology

الأحياء المتقدمة

Cell Biology

بيولوجيا الخلية

atp levels and cell viability test

ATP levels and cell viability can be measured with a bioluminescence assay. The method uses the firefly luciferase-luciferin reaction, which produces light when luciferase converts luciferin into oxyluciferin. That reaction needs energy from ATP to proceed, so the light signal can be used to estimate ATP in cells.

ATP is the cell’s energy currency, so its level can reflect cellular metabolism and overall cell health. This page explains how glucose metabolism during cellular respiration leads to ATP production. It also describes the principle behind the ATP bioluminescence assay and a general protocol for running the technique.

Researchers use this assay to study cell viability under different experimental conditions. The method gives a practical readout of how cells are responding and whether they remain healthy. Because it links ATP production to light output, the assay is a useful tool for examining metabolism in a variety of samples.

ATP Levels and Cell Viability Test

an introduction to cell division

Cell Division in Growth and Repair

Cell division is the process that lets one parent cell split into two or more daughter cells. In single-celled organisms, it serves as a way to reproduce. In multicellular organisms, it helps with growth, development, and tissue repair. Cell division also makes reproductive cells, including sperm and eggs. Because this process is tightly regulated, errors in cell division can lead to disease. Cancer is one major example of what can happen when cell division goes wrong. JoVE's Cell Division...

cell cycle analysis

Tracking DNA Changes in the Cell Cycle

Cell cycle analysis tracks how DNA levels change as a cell grows, copies its genome, and divides into two daughter cells by mitosis. These DNA shifts let scientists sort cells by the phase of the cell cycle they are in, based on DNA content. The method in this page uses DNA staining to measure those changes. It includes bromodeoxyuridine, or BrdU, which is a thymidine analog that becomes part of newly made DNA strands, and propidium iodide, or PI, which stains all DNA. Together, these dyes...

live cell imaging of mitosis

Watching Mitosis in Living Cells

Mitosis is the process of cell division that splits a cell’s genetic material equally into two daughter cells. It moves through six phases, and each phase has its own visible changes in the chromosomes and other cell parts. Fluorescence live cell imaging lets scientists watch these changes in real time. This approach gives a closer look at how mitosis is controlled and how it can fail. That matters in cell biology and in diseases such as cancer. The page also explains key points for getting a...

an introduction to cell motility and migration

an-introduction-to-cell-motility-and-migration

How Cells Move in Growth and Cancer

Cell motility and migration help cells move during normal growth and in disease. During development, cell movement helps build complex tissues and organs. The same movement process can also be used by tumor cells. When that happens, cancer cells spread in a process called metastasis. A key part of cell movement is the actomyosin system. Actomyosin is an internal network made of actin and myosin molecules. Together, these proteins create contractile force that can pull a cell in different...

the transwell migration assay

Measuring Cell Movement with a Boyden Chamber

Cell movement can be measured with a Boyden chamber, also called a transwell migration assay. Scientists use this setup to study how cells respond to chemical cues during development, immunity, and disease states such as cancer. The chamber uses an insert that separates the wells of a multiwell plate into top and bottom compartments. The cells being tested are placed in the top compartment. A chemoattractant, which is a chemical signal that draws cells toward it, is placed in the bottom...

invasion assay using 3d matrices

Cell Migration in the Extracellular Matrix

The extracellular matrix (ECM) is a network of molecules that gives cells and tissues structural support and helps cells communicate with one another. Three-dimensional cell culture methods let scientists study this environment more closely in the lab. They are useful because they better model how cells behave in living tissue. Cell movement through a 3D matrix is similar to movement across a flat 2D surface in some ways. Cells still need to attach and move forward. But in the ECM, they also...

an introduction to endocytosis and exocytosis

an-introduction-to-endocytosis-and-exocytosis

How Cells Move Materials In and Out

Cells move materials in and out of the cell by endocytosis and exocytosis. Endocytosis brings substances in from the extracellular environment, while exocytosis releases molecules to the outside. Both processes use vesicles, which are lipid membrane-bound sacs. These membrane transport steps are important for normal cell physiology. They also matter when the process goes wrong and disease states develop. Understanding the molecular architecture and mechanisms of endocytosis and exocytosis...

cell-surface biotinylation assay

Tracking Internalized Membrane Proteins

Cell-surface biotinylation assay is a method for tracking membrane proteins that move inside a cell through endocytosis. Endocytosis is the process cells use to take proteins from the membrane into the cytoplasm. Once inside, those proteins may be broken down or returned to the membrane by recycling. This assay uses a biotin derivative, a small chemical tag related to biotin, to label proteins on the cell surface. The tag can then be chemically cleaved away from proteins that stay exposed on...

fm dyes in vesicle recycling

Tracking Vesicle Recycling with FM Dyes

FM dyes are fluorescent molecules used to track vesicle recycling in cells. They help scientists follow how membrane vesicles are taken up and then returned to the cell surface. Because of these properties, FM dyes are useful tools for studying vesicle activity. These dyes insert into the outer leaflet of phospholipid bilayer membranes. After membrane insertion, they enter the cell through endocytosed vesicles. When those vesicles recycle back to the membrane, the dyes are released. FM dyes...

an introduction to cell metabolism

Cell Metabolism: Energy and Cell Growth

Cell metabolism includes the reactions that help cells build molecules and break them down. In anabolic reactions, cells join small units such as amino acids or nucleotides to make larger molecules. In catabolic reactions, cells break molecules into smaller components. These reactions depend on energy, which cells often use or release as ATP, a high-energy molecule. ATP helps power the chemical changes that keep cells active and growing. Together, anabolic and catabolic reactions are the core...

the atp bioluminescence assay

ATP levels and cell viability can be measured with a bioluminescence assay. The method uses the firefly luciferase-luciferin reaction, which produces light when luciferase converts luciferin into oxyluciferin. That reaction needs energy from ATP to proceed, so the light signal can be used to estimate ATP in cells. ATP is the cell’s energy currency, so its level can reflect cellular metabolism and overall cell health. This page explains how glucose metabolism during cellular respiration leads...

detecting reactive oxygen species

Measuring ROS in Cells

Reactive oxygen species, or ROS, are oxygen-derived molecules that can oxidize other molecules in cells. They are chemically active, and when ROS build up without control, they can damage DNA and other biological molecules. At the same time, ROS can also act in normal signaling inside the body. Research on ROS links these molecules to metabolism and disease. Studies also show that ROS can help activate transcription factors, which are proteins that control gene activity. They can also take...

an introduction to cell death

How Cells Die: Necrosis and Programmed Death

Cells can die in several ways, including necrosis, apoptosis, and autophagic cell death. These pathways can be triggered by cell injury, low nutrient levels, or signaling proteins. They help scientists understand how cells respond to stress and damage. Necrosis is often described as an accidental form of cell death. By contrast, evidence suggests that apoptosis and autophagy are programmed, or planned, processes controlled by the cell. Researchers study these pathways to see how they differ...

the tunel assay

Detecting Apoptosis with TUNEL Staining

TUNEL staining helps detect apoptotic cells by marking fragmented DNA. Apoptosis is a form of programmed cell death, and one of its key signs is nuclear DNA fragmentation by nucleases. These enzymes are activated by caspases, the proteins that carry out the cell death program. The assay uses terminal deoxynucleotidyl transferase, an enzyme that adds dUTP nucleotides to the free 3' ends of broken DNA. The dUTPs carry chemical tags that can produce fluorescence or color. This makes apoptotic...

annexin v and propidium iodide labeling

Cell Death Staining with Annexin V and PI

Annexin V and propidium iodide (PI) staining helps identify how cells are dying. The method is used to tell apoptosis from necrosis. It does this by tracking two signals that change as a cell dies. Annexin V is a protein that binds phosphatidylserine, a phospholipid that normally stays on the inner side of the cell membrane. During the early stages of apoptosis, phosphatidylserine flips to the outer membrane leaflet. PI is a DNA-binding dye that can enter cells only when the membrane is...

cell biology

This collection provides a glimpse into the field of cell biology and profiles five important cellular phenomena: cell division; motility; endocytosis and exocytosis; metabolism; and cell death. 

See how the firefly luciferase-luciferin reaction measures ATP, links glucose metabolism to cellular energy, and helps assess cell viability.

ATP Levels and Cell Viability Test | JoVE K12

matter-and-energy-in-organisms-and-ecosystems

Matter and Energy in Organisms and Ecosystems

HS-LS1-6.

HS-LS1-7.

HS-LS2-5.

Overview

Cellular Respiration

Principles Behind the ATP Bioluminescence Assay

General Protocol for Measuring ATP in Cells

Applications

Summary

Characteristics of Life

Biology is a natural science that studies life and living organisms, including their structure, function, development, interactions, evolution, ...

https://cloudfront.jove.com/files/media/science-education/science-education-thumbs/10647.jpg

Cell Structure

Background
Cells represent the most basic biological units of all organisms, whether it be simple, single-celled organisms like bacteria, or large, ...

Visualizing Onion and Cheek Cells
ExpandImmediately before the experiment, wash and peel onion bulbs for the class.
Remove the entire brown outer skin and ...

Visualizing Onion and Human Cells
ExpandIn this experiment you will prepare different types of cells from a plant and animal, onion and human ...

What are Cells?

Cell Diversity

The concept of a cell started with microscopic observations of dead cork tissue by Robert Hooke in 1665. Hooke coined the term &#34;cell&#34; based on the ...

Cytoplasm

The cytoplasm consists of organelles and a framework of protein scaffolds called the cytoskeleton suspended in an aqueous solution, the cytosol. The ...

The Nucleus

The nucleus is a membrane-bound organelle that acts as a control center in a eukaryotic cell. It contains chromosomal DNA, which controls gene expression ...

The Central Dogma

The DNA Helix

Nucleic Acids

DNA as a Genetic Template

Structure of a Gene

A gene is the fundamental unit of heredity. Every individual has two copies of each gene, one inherited from each parent. Although most people contain the ...

Chromosome Structure

Base-pairing and DNA Repair

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. ...

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 ...

Protein and Protein Structures

Proteins: From Genes to Degradation

From DNA to Protein

The flow of genetic information in cells from DNA to mRNA to protein is described by the central dogma, which states that genes specify the sequence of ...

Protein Folding

Proteins are chains of amino acids linked together by peptide bonds. Upon synthesis, a protein folds into a three-dimensional conformation, critical to ...

An Overview of Gene Expression

Gene expression is the complex process where a cell uses its genetic information to make functional products. This process is regulated at multiple ...

an-introduction-to-caenorhabditis-elegans

An Introduction to Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans is a microscopic, soil-dwelling roundworm that has been powerfully used as a model organism since the early 1970&rsquo;s.  It was ...

An Overview of Genetic Analysis

An organism&#8217;s physical traits, or phenotype, are a product of its genotype, which is the combination of alleles (gene variants) inherited from its ...

An Introduction to Cell Death

Necrosis, apoptosis, and autophagic cell death are all manners in which cells can die, and these mechanisms can be induced by different stimuli, such as ...

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 ...

An Introduction to Cell Division

Cell division is the process by which a parent cell divides and gives rise to two or more daughter cells. It is a means of reproduction for single-cell ...

An Overview of Genetics and Disease

Many human diseases are associated with mutations or variations in genetic sequences. Some of these genetic variants are heritable, passed down from ...

an-introduction-to-cellular-and-molecular-neuroscience

An Introduction to Cellular and Molecular Neuroscience

Cellular and molecular neuroscience is one of the newest and fastest growing subdisciplines in neuroscience. By investigating the influences of genes, ...

Annexin V and Propidium Iodide Labeling

Staining with annexin V and propidium iodide (PI) provides researchers with a way to identify different types of cell death&#8212;either necrosis or ...

an-introduction-to-developmental-genetics

An Introduction to Developmental Genetics

Development is the complex process through which a single-celled embryo transforms into a multicellular organism. Developmental processes are guided by ...

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-molecular-developmental-biology

An Introduction to Molecular Developmental Biology

Molecular signals play a major role in the complex processes occurring during embryonic development. These signals regulate activities such as cell ...

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 ...

an-introduction-to-saccharomyces-cerevisiae

An Introduction to Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae (commonly known as baker&rsquo;s yeast) is a single-celled eukaryote that is frequently used in scientific research.  S. ...

Cell Cycle Analysis

Cell cycle refers to the set of events through which a cell grows, replicates its genome, and ultimately divides into two daughter cells through the ...

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 ...

Chromatin Immunoprecipitation

Histones are proteins that help organize DNA in eukaryotic nuclei by serving as &#8220;scaffolds&#8221; around which DNA can be wrapped, forming a complex ...

An Overview of Epigenetics

Since the early days of genetics research, scientists have noted certain heritable phenotypic differences that are not due to differences in the ...

community-dna-extraction-from-bacterial-colonies

Community DNA Extraction from Bacterial Colonies

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba - The University of Arizona
Demonstrating Author: Luisa Ikner
Traditional methods of analysis ...

Cytogenetics

Cytogenetics is the field of study devoted to chromosomes, and involves the direct observation of a cell&#8217;s chromosomal number and structure, ...

embryonic-stem-cell-culture-and-differentiation

Embryonic Stem Cell Culture and Differentiation

Culturing embryonic stem (ES) cells requires conditions that maintain these cells in an undifferentiated state to preserve their capacity for self-renewal ...

DNA Gel Electrophoresis

DNA gel electrophoresis is a technique used for the detection and separation of DNA molecules. An electric field is applied to a gel matrix comprised of ...

Enzyme Assays and Kinetics

Enzyme kinetics describes the catalytic effects of enzymes, which are biomolecules that facilitate chemical reactions necessary for living organisms. ...

DNA Ligation Reactions

In molecular biology, ligation refers to the joining of two DNA fragments through the formation of a phosphodiester bond.  An enzyme known as a ligase ...

explant-culture-for-developmental-studies

Explant Culture for Developmental Studies

Explant culture is a technique in which living cells or tissues are removed from an embryo for continued development outside of the organism. This ex vivo ...

DNA Methylation Analysis

Methylation at CpG dinucleotides is a chemical modification of DNA hypothesized to play important roles in regulating gene expression. In particular, the ...

Expression Profiling with Microarrays

Microarrays are important tools for profiling gene expression, and are based on complementary binding between probes that are attached to glass chips and ...

Density Gradient Ultracentrifugation

Density gradient ultracentrifugation is a common technique used to isolate and purify biomolecules and cell structures. This technique exploits the fact ...

F&#246;rster Resonance Energy Transfer (FRET)

F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) is a phenomenon used to investigate close-range biochemical interactions. In FRET, a donor photoluminescent ...

detecting-environmental-microorganisms-with-polymerase-chain-reaction

Detecting Environmental Microorganisms with the Polymerase Chain Reaction and Gel Electrophoresis

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba - Arizona University
Demonstrating Author: Bradley Schmitz
Polymerase chain reaction (PCR) is ...

Gel Purification

Gel purification is used to recover DNA fragments after electrophoretic separation. DNA recovery from an agarose gel includes three basic steps: binding, ...

Detecting Reactive Oxygen Species

Reactive oxygen species are chemically active, oxygen-derived molecules capable of oxidizing other molecules. Because of their reactive nature, there are ...

Gene Silencing with Morpholinos

Morpholino-mediated gene silencing is a common technique used to study roles of specific genes during development. Morpholinos inhibit gene expression by ...

development-and-reproduction-of-the-laboratory-mouse

Development and Reproduction of the Laboratory Mouse

Successful breeding of the laboratory mouse (Mus musculus) is critical to the establishment and maintenance of a productive animal colony. Additionally, ...

Construct an explanation based on evidence for how the structure of DNA determines the structure of proteins which carry out the essential functions of life through systems of specialized cells.

HS-LS1-1.

ATP Levels and Cell Viability Test

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards