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

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts arbeitete ein britischer Bakteriologe namens Frederick Griffith mit dem Lungenentzündung verursachenden Bakterium Streptococcus pneumoniae. Er führte ein einfaches Experiment mit zwei verschiedenen Stämmen durch. Ein Stamm ist als S-Stamm bekannt, weil er durch eine Schutzkapsel geschützt ist, die die von ihm gebildeten Kolonien oder Klumpen glatt erscheinen lässt und ihn auch virulent oder schädlich macht. Der zweite war der R-Stamm, eine Version des Bakteriums, bei der die Schutzkapsel fehlte, was den Kolonien ein raues Aussehen verlieh und sie nicht virulent machte.

Zuerst nahm Griffith einige der Bakterien des S-Stammes und erhitzte sie, wodurch eine hitzeabgetötete Version des S-Stammes hergestellt wurde. Dann sammelte er einige Mäuse ein und teilte sie in vier Gruppen ein. Er injizierte der ersten Gruppe den virulenten S-Stamm und der zweiten den nicht-virulenten R-Stamm. Er verabreichte der dritten Gruppe den hitzegetöteten S-Stamm und schließlich den hitzeabgetöteten S-Stamm und den R-Stamm zusammen und injizierte diese Mischung in die vierte Gruppe. Wie erwartet starben die Mäuse der ersten Gruppe, und die Mäuse der zweiten und dritten Gruppe überlebten. Doch zu Griffiths Überraschung starben auch die Mäuse der letzten Gruppe.

Als er 1928 seine Studie veröffentlichte, nannte er diesen mysteriösen Prozess Transformation, da er über das Vorhandensein eines zugrundeliegenden Transformationsprinzips spekulierte, das es dem zuvor nicht virulenten Stamm ermöglichte, tödlich zu werden. Später, im Jahr 1943, berichteten Avert, MacLeod und McCarty, dass es sich bei diesem transformierenden Prinzip wahrscheinlich um Desoxyribonukleinsäure oder DNA handelte, von der wir heute wissen, dass sie das Vererbungsmaterial ist. Was in Griffiths Experiment im Wesentlichen geschah, war, dass, als die Bakterien kombiniert wurden, etwas DNA aus dem hitzegetöteten S-Stamm in die R-Stammzellen austrat, wodurch diese nicht-virulenten Bakterien umgewandelt und die Informationen weitergegeben wurden, um die Schutzkapsel herzustellen, wodurch der R-Stamm in einen virulenten Stamm verwandelt wurde, der nun in der Lage war, die Tiere der vierten Gruppe zu töten.

Heute haben Wissenschaftler eine viel einfachere Methode entwickelt, um die bakterielle Transformation zu untersuchen, indem sie die Bakterien E. coli und kleine, kreisförmige DNA-Schleifen, sogenannte Plasmide, verwenden. Normalerweise enthält das Plasmid, das in Transformationsexperimenten verwendet wird, ein Gen für eine spezielle Funktion, wie z. B. Antibiotikaresistenz. E. coli sind ein hervorragendes Objekt für die Transformation, da sie eine Eigenschaft namens Kompetenz aufweisen können, die Fähigkeit, DNA aus der Umwelt aufzunehmen. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass unter bestimmten Umweltbedingungen, wie einer Chemikalie oder einem Strom- oder Hitzeschock, die Zellwand der E. coli vorübergehend durchlässig werden und die Aufnahme von DNA aus der Umwelt ermöglichen kann. Sobald sich das Plasmid im Inneren von E. coli befindet, kann es entweder im Zytoplasma seiner neuen Wirtszelle hängen und über Generationen hinweg zusammen mit dem Genom repliziert und exprimiert werden, oder es kann sich vollständig in das Genom des Wirts integrieren. Wenn die Bakterien das Plasmid an irgendeiner Stelle verlieren, verliert die Zelle auch ihre Antibiotikaresistenz, und so züchten die Wissenschaftler die Bakterien in einem Medium, das das Antibiotikum enthält, um sicherzustellen, dass die einzigen Überlebenden diejenigen sind, die das gewünschte Plasmid enthalten.

In diesem Labor lernen Sie, wie Sie E. coli-Zellen mit einem Plasmid transformieren, das ein Antibiotikaresistenzgen enthält, während Sie sterile mikrobiologische Techniken anwenden.

bakterielle transformation

<h4>Hintergrund</h4>

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war die Lungenentzündung für einen großen Teil der Todesfälle durch Infektionskrankheiten verantwortlich1. Um einen wirksamen Impfstoff gegen Lungenentzündung zu entwickeln, untersuchte Frederick Griffith zwei verschiedene Stämme der Streptococcus pneumoniae: einen nicht-virulenten Stamm mit einem rauen Aussehen (R-Stamm) und einen virulenten Stamm mit einem glatten Aussehen (S-Stamm) aufgrund einer äußeren Polysaccharidkapsel2. Diese äußere Schicht der S-Stamm-Bakterien ermöglichte es ihnen, dem Immunsystem des Wirts zu widerstehen, was schließlich zu einer lebensbedrohlichen Krankheit führte. Als Griffith Mäusen separat hitzeabgetötete Bakterien beider Stämme injizierte, überlebten die Mäuse. Als er jedoch Mäusen eine Kombination aus dem hitzegetöteten S-Stamm mit dem lebenden R-Stamm injizierte, starben die Mäuse2. Als er die Proben von toten Mäusen analysierte, denen die Kombination injiziert worden war, stellte er fest, dass lebende S-Stamm-Bakterien vorhanden waren. Im Jahr 1928 stellte Griffith fest, dass ein "Transformationsprozess" stattgefunden haben muss, um die nicht-virulenten Bakterien in den virulenten Stamm zu verwandeln. Als erste bekannte Entdeckung der bakteriellen Transformation ebnete seine Entdeckung den Weg für die Entwicklung eines wesentlichen Werkzeugs der Gentechnik - der Transformation3.

Transformation ist die genetische Veränderung in einer Zelle aufgrund der Aufnahme von DNA aus der Umwelt. In Griffiths Experiment wurde die DNA, die für die schützende Polysaccharidbeschichtung der S-Stamm-Bakterien kodiert, durch den Hitzeschock nicht abgebaut und in den R-Stamm eingeführt, so dass dieser das Immunsystem der Maus umgehen konnte. Während dieser Prozess in freier Wildbahn ständig zwischen Organismen und sogar verschiedenen Arten stattfindet, transformieren Wissenschaftler Bakterien in Laborumgebungen zu Forschungszwecken4.

<h4>Bakterielle Transformation mit Hilfe von Plasmiden</h4>

Bakterien sind die idealen Organismen für die Transformation, da sie exogenes genetisches Material leicht in ihr Genom aufnehmen und schnell vermehren können3,5. Sie haben ein zirkuläres Chromosom und mehrere kleine kreisförmige Stücke doppelsträngiger DNA, die als Plasmide bezeichnet werden, im Zytoplasma. Diese Plasmide können sich unabhängig von der chromosomalen DNA replizieren und bieten im Allgemeinen bestimmte funktionelle Vorteile, wie z. B. Resistenz gegen Antibiotika6,7. In ihrer natürlichen Umgebung durchlaufen Bakterien eine "bakterielle Transformation", indem sie Plasmide von anderen Bakterien in einem Prozess aufnehmen, der als Konjugationbezeichnet wird 8. Darüber hinaus erhält jeder ihrer Nachkommen bei der Vermehrung eine Kopie des neuen Plasmids.

Plasmide, die zu experimentellen Zwecken verwendet werden, werden als Plasmidvektoren bezeichnet. In einer Laborumgebung können Wissenschaftler künstlich "rekombinante Plasmide" herstellen, die etwa 5.000 bis 10.000 Basenpaare lang sind, indem sie DNA-Fragmente in einen Plasmidvektor einfügen. Diese rekombinanten Plasmide haben in der Regel bestimmte Komponenten: einen Replikationsursprung (ORI), ein Antibiotikaresistenzgen, eine multiple Klonierungsstelle, einen Promotor, einen Selektionsmarker und das Gen von Interesse. Der Ursprung der Replikation ist der Ort, an dem die Replikation beginnt. Das Antibiotikaresistenz-Gen ermöglicht es den Bakterien, die das Plasmid aufnehmen, in Gegenwart eines bestimmten Antibiotikums auf Platten zu überleben. Obwohl Plasmide relativ kleine DNA-Stücke sind, müssen die Wissenschaftler die Wirtszellen behandeln, um das Plasmid-Eindringen durch die Zellmembran zu ermöglichen. Daher steht die Effizienz der Umwandlung in direktem Zusammenhang mit der Porosität der Wirtsmembran. Ein gängiger Ansatz besteht darin, die Bakterien, die mit einer Calciumchloridlösung behandelt wurden, mit einem Hitzeschock zu schocken9. Die Bakterien, die das Plasmid nicht einbauen, transformieren sich nicht und haben daher keinen Widerstand, um auf der Platte zu überleben und sichtbar zu sein. Die multiplen Klonierungsstellen helfen bei der DNA-Insertion, indem sie Stellen für Restriktionsenzyme enthalten, um das Plasmid zu schneiden, wo das Gen von Interesse eingefügt und ligiert werden kann. Der Promotor steuert die Transkription des interessierenden Gens. Es ist mit einem Marker markiert, in der Regel mit einem fluoreszierenden Protein wie einem grün fluoreszierenden Protein (GFP), oder kann ein zusätzliches Antibiotikaresistenzgen sein. Das Antibiotikaresistenz-Gen und die anderen Selektionsmarker helfen uns festzustellen, ob die gesammelten Bakterien das gewünschte Plasmid enthalten.

<h4>Anträge</h4>

Effektive Transformationsmethoden ermöglichten es Wissenschaftlern, Gene und Genprodukte zu isolieren und zu profilieren, und führten zu vielen Fortschritten in den Biowissenschaften und der Medizin, wie z. B. der Entwicklung wirksamer Medikamente, der Erzeugung gentechnisch veränderter Pflanzen und fortschrittlicher Diagnoseinstrumente10. Darüber hinaus sind mit dem technologischen Fortschritt neue Methoden der Transformation entstanden. Zum Beispiel ermöglicht die Gateway-Klonierung das Einfügen mehrerer DNA-Fragmente in verschiedene Vektoren sowie den Transfer von DNA-Sequenzen zwischen Plasmiden11. Darüber hinaus ist CRISPR-Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)-Cas9 eine Gen-Editing-Technik, die Nukleotide im Genom direkt modifiziert und ohne die Verwendung von Plasmidenauskommt 12. Nach der Transformation isolieren Forscher häufig das interessierende Gen und seine Produkte und erstellen ein Profil. In der Folge hat der gesamte Prozess des genetischen Klonens ein neues Feld der genetischen Manipulation eröffnet. Dank des genetischen Klonens können Forscher Bakterien so manipulieren, dass sie große Mengen spezifischer menschlicher Proteine produzieren, wie z. B. Insulin zur Behandlung von Diabetespatienten10. Auch in der modernen Landwirtschaft spielt das Klonen eine große Rolle. Gentechnisch veränderte Organismen (GVO) sind ein direktes Ergebnis des genetischen Klonens und der bakteriellen Transformation10. So arbeiten Wissenschaftler beispielsweise daran, gentechnisch veränderte Pflanzen mit stickstofffixierenden Genen zu erzeugen, die in ihr Genom eingebaut sind, um die Nahrungsmittelproduktion zu steigern und den Düngemittelverbrauch zu reduzieren, wodurch die wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen von Düngemitteln verringertwerden 13. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die bakterielle Transformation der erste Schritt der modernen Biotechnologie und die Grundlage für zukünftige Forschungsentdeckungen ist.

<h4>Referenzen</h4>

<ol class="Referenzen">
	<li>GL, Armstrong, LA, Conn und RW, Pinner. Trends bei der Sterblichkeit durch Infektionskrankheiten in den Vereinigten Staaten während des 20. Jahrhunderts. Jama. 1999, Bd. 281, 1 (61-66).</li>
	<li>F, Griffith. Die Bedeutung der Pneumokokken-Typen. J Hyg (London). . .1928 , 2 (113-59).</li>
	<li>Lorenz, MG und Wackernagel, F. Bakterieller Gentransfer durch natürliche genetische Transformation in der Umwelt. Mikrobiol Rev. . 1994 Sep;, Vol. 58, 3: (563-602).</li>
	<li>S, Domingues, et al. Die natürliche Transformation erleichtert den Transfer von Transposons, Integronen und Genkassetten zwischen Bakterienarten. PLOS Krankheitserreger. 2012, 8(8): e1002837.</li>
	<li>Dubnau, D. DNA-Aufnahme in Bakterien. Annu Rev Mikrobiol. . 1999, 53: (217-44).</li>
	<li>Solar, G del, et al. Replikation und Kontrolle von zirkulären bakteriellen Plasmiden. Mikrobiol Mol Biol Rev. . 1998 , Bd. 62, 2: (434-64).</li>
	<li>Bennett, Premierminister. Plasmid-kodierte Antibiotikaresistenz: Erwerb und Transfer von Antibiotikaresistenzgenen in Bakterien. Br J Pharmacol. .2008 , Bd. 153, S1: (S347-S357).</li>
	<li>MLlosa, et al. Bakterielle Konjugation: ein zweistufiger Mechanismus für den DNA-Transport. Mol Mikrobiol. 2002 Juli;, Vol. 45, 1: (1-8).</li>
	<li>Roychoudhury, A, Basu, S und Sengupta, DN. Analyse der vergleichenden Wirkungsgrade verschiedener Transformationsmethoden von E. coli unter Verwendung von zwei gängigen Plasmidvektoren. Indischer J Biochem Biophys. .2009 , Band 46, 5: (395-400).</li>
	<li>Khan, S, et al. Die Rolle der rekombinanten DNA-Technologie zur Verbesserung des Lebens. I. nt J Genomik. . 2016, 2016:2405954.</li>
	<li>Marsischky, G und LaBaer, J. Viele Wege zu vielen Klonen: Ein vergleichender Blick auf Klonierungsmethoden mit hohem Durchsatz. Genome Res. 2004, Vol. 14, 2020-28.</li>
	<li>Doudna, JA und Charpentie, E. Die neue Grenze des Genom-Engineerings mit CRISPR-Cas9. Wissenschaft. 2014, Band 346, 6213-1258096.</li>
	<li>Gut, A. Auf dem Weg zu stickstofffixierenden Pflanzen. Wissenschaft. 2018, Band 359, 6378: 869-70.</li>
</ol>

Bakterielle Transformation

Hintergrund

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war Lungenentzündung für einen großen Teil der Todesfälle durch Infektionskrankheiten verantwortlich1. Um einen wirksamen Impfstoff zu entwickeln, ...

Education

Lehre

JoVE Lab Manual

Biology

Biologie

Genetics

Genetik

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

Bereiten Sie den Unterricht zu Bakterielle Transformation mit diesem 1-minütigen Leitfaden für Lehrkräfte vor. Behandelt die wichtigsten Vorbereitungsschritte für das Biology-Labor auf JoVE Lab Manual.

Bakterielle Transformation Lehrervorbereitung in Biology - 12K+ Aufrufe | JoVE Lab Manual

Folgen Sie den Schritt-für-Schritt-Verfahren von Bakterielle Transformation in diesem 5-minütigen Studentenprotokoll-Video. Teil der Biology-Sammlung auf JoVE Lab Manual.

Bakterielle Transformation Studentenprotokoll in Biology - 24K+ Aufrufe | 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 ...

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