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

בתחילת המאה ה-20, בקטריולוג בריטי בשם פרדריק גריפית' עבד עם החיידק הגורם לדלקת ריאות Streptococcus pneumoniae. הוא ביצע ניסוי פשוט באמצעות שני זנים שונים. זן אחד ידוע בשם זן S בגלל כמוסת מגן שגורמת למושבות או לגושים שהוא יוצר להיראות חלקים, וגם הופכת אותו לאלים או מזיק. השני היה זן R, גרסה של החיידק חסר את קפסולת המגן, נותן למושבות מראה מחוספס והופך אותו ללא אלים.

ראשית, גריפית' לקח חלק מהחיידקים מזן S וחימם אותם, ויצר גרסה מומתת חום של זן S. לאחר מכן, הוא אסף כמה עכברים וחילק אותם לארבע קבוצות. הוא הזריק לקבוצה הראשונה את זן ה-S האלים, ואת השנייה את זן ה-R הלא-אלים. הוא נתן לקבוצה השלישית את זן ה-S שנהרג בחום, ולבסוף שילב את זן ה-S שנהרג בחום ואת זן ה-R יחד, והזריק את התערובת הזו לקבוצה הרביעית. כצפוי, העכברים בקבוצה הראשונה מתו, ואלה בקבוצה השנייה והשלישית חיו. אבל להפתעתו של גריפית', גם העכברים בקבוצה האחרונה מתו.

כאשר הוא פרסם את המחקר שלו בשנת 1928, הוא כינה את התהליך הזה טרנספורמציה מסתורית, כפי שהוא שיער את נוכחותו של עיקרון טרנספורמציה בסיסי, אשר איפשר לזן שלא היה אלים בעבר להפוך קטלני. מאוחר יותר, בשנת 1943, אברט, מקלאוד ומקארתי דיווחו כי עיקרון טרנספורמציה זה היה ככל הנראה חומצה דסוקסיריבונוקלאית, או דנ"א, שאנו יודעים כיום שהוא חומר התורשה. למעשה, מה שקרה בניסוי של גריפית' היה שכאשר החיידקים התאחדו, חלק מהדנ"א דלף מזן S שהומת בחום לתוך תאי זן R, הפך את החיידקים הלא אלימים האלה והעביר את המידע כדי ליצור את קפסולת המגן, מה שהפך את זן R לאלים, שכעת מסוגל להרוג את החיות בקבוצה הרביעית.

מדענים פיתחו דרך פשוטה הרבה יותר לחקור טרנספורמציה חיידקית, באמצעות חיידקי E. coli ולולאות קטנות ועגולות של דנ"א שנקראות פלסמידים. בדרך כלל, הפלסמיד המשמש בניסויי טרנספורמציה כולל גן לתפקיד מיוחד, כמו עמידות לאנטיביוטיקה. E. coli הם נושא מצוין לשינוי כי הם יכולים להציג תכונה הנקראת יכולת, היכולת לקחת DNA מהסביבה. בעיקרו של דבר, משמעות הדבר היא שבתנאים סביבתיים מסוימים, כמו כימיקל או שוק חשמלי או חום, דופן התא של E. coli יכולה להיות חדירה באופן זמני ולאפשר ספיגה של DNA מהסביבה. ברגע שהפלסמיד נמצא בתוך האי-קולי, הוא יכול להסתובב בציטופלסמה של התא המארח החדש שלו ולשכפל ולהתבטא לאורך דורות לצד הגנום, או שהוא עשוי לשלב את עצמו במלואו בגנום של הפונדקאי. אם החיידק יאבד את הפלסמיד בשלב כלשהו, התא יאבד גם את עמידותו לאנטיביוטיקה, ולכן מדענים מגדלים את החיידקים במדיה המכילה את האנטיביוטיקה כדי להבטיח שהניצולים היחידים הם אלה המכילים את הפלסמיד המעניין.

במעבדה זו תלמדו כיצד להפוך תאי אי קולי עם פלסמיד המכיל גן עמידות לאנטיביוטיקה, תוך תרגול טכניקות מיקרוביולוגיות סטריליות.

טרנספורמציה חיידקית

<h4>רקע</h4>

בתחילת המאהה-20, דלקת ריאות הייתה אחראית לחלק גדול ממקרי המוות ממחלות זיהומיות1. על מנת לפתח חיסון יעיל נגד דלקת ריאות, פרדריק גריפית יצא לחקור שני זנים שונים של דלקת ריאות סטרפטוקוקוס: זן לא אלים עם מראה מחוספס (זן R) וזן אלים עם מראה חלק (זן S) עקב קפסולת פוליסכריד חיצונית2. שכבה חיצונית זו של החיידקים מזן S אפשרה להם לעמוד בפני מערכת החיסון המארחת, מה שהוביל בסופו של דבר למחלה מסכנת חיים. כאשר גריפית' הזריק בנפרד לעכברים חיידקים מומתי חום משני הזנים, העכברים חיו. עם זאת, כאשר הוא הזריק לעכברים שילוב של זן S שנהרג בחום עם זן R חי, העכברים מתו2. כאשר הוא ניתח את הדגימות שהתקבלו מעכברים מתים שהוזרקו להם השילוב, הוא הבחין בנוכחות חיידקים חיים מזן S. בשנת 1928 ציין גריפית' כי חייב היה להתרחש תהליך "טרנספורמציה" כדי לשנות את החיידקים הלא אלימים לזן האלים. כתגלית הידועה הראשונה של טרנספורמציה חיידקית, תגליתו סללה את הדרך לפיתוח כלי חיוני בהנדסה גנטית - טרנספורמציה3.

טרנספורמציה היא השינוי הגנטי בתא עקב צריכת DNA מהסביבה. בניסוי של גריפית', הדנ"א המקודד את ציפוי הרב-סוכר המגן של החיידק מזן S לא התפרק מהלם החום והוכנס לזן R, מה שמאפשר לאחרון לעקוף את המערכת החיסונית של העכבר. בעוד תהליך זה מתרחש כל הזמן בטבע בין אורגניזמים ואפילו מינים שונים, מדענים משנים חיידקים בסביבות מעבדה למטרות מחקר4.

<h4>טרנספורמציה חיידקית באמצעות פלסמידים</h4>

חיידקים הם האורגניזמים האידיאליים לטרנספורמציה מכיוון שהם יכולים בקלות לקלוט חומר גנטי אקסוגני לתוך הגנום שלהם ולהגביר אותו במהירות3,5. יש להם כרומוזום מעגלי אחד ומספר חתיכות עגולות קטנות של דנ"א דו-גדילי הנקראות פלסמידים בתוך הציטופלסמה. פלסמידים אלה יכולים להשתכפל באופן עצמאי מה- DNA הכרומוזומלי ובדרך כלל מספקים יתרונות פונקציונליים מסוימים, כגון עמידות לאנטיביוטיקה6,7. בסביבתם הטבעית, חיידקים עוברים "טרנספורמציה חיידקית" על-ידי קליטת פלסמידים מחיידקים אחרים בתהליך שנקרא צימוד8. יתר על כן, כאשר הם מתרבים, כל אחד מצאצאיהם מקבל עותק של הפלסמיד החדש.

פלסמידים המשמשים למטרות ניסוי נקראים וקטורי פלסמיד. בתנאי מעבדה, מדענים יכולים ליצור באופן מלאכותי "פלסמידים רקומביננטיים" שאורכם כ-5,000-10,000 זוגות בסיסים על-ידי החדרת מקטעי דנ"א לווקטור פלסמיד. לפלסמידים רקומביננטיים אלה יש בדרך כלל מרכיבים מסוימים: מקור השכפול (ORI), גן עמידות לאנטיביוטיקה, אתר שיבוט מרובה, מקדם, סמן ברירה וגן המעניין. מקור השכפול הוא המקום שבו מתחיל השכפול. הגן לעמידות לאנטיביוטיקה מאפשר לחיידקים שקולטים את הפלסמיד לשרוד על צלחות בנוכחות תרופה אנטיביוטית מסוימת. אף על פי שפלסמידים הם פיסות דנ"א קטנות יחסית, מדענים צריכים לטפל בתאים המארחים כדי לאפשר את חדירת הפלסמיד דרך קרום התא. לפיכך, יעילות השינוי קשורה ישירות לנקבוביות של קרום המארח. גישה נפוצה אחת היא לחשמל בחום את החיידקים שטופלו בתמיסת סידן כלורי9. החיידקים שאינם משלבים את הפלסמיד לא ישתנו, ולכן אין להם התנגדות לשרוד על הצלחת ולהיות גלויים. אתרי השיבוט המרובים מסייעים בהחדרת DNA על ידי הכלת אתרים לאנזימי הגבלה לחיתוך הפלסמיד שבו ניתן להחדיר ולקשור את הגן המעניין. המקדם מניע שעתוק של הגן המעניין. הוא מתויג על ידי סמן, בדרך כלל חלבון פלואורסצנטי כגון חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP), או יכול להיות גן נוסף עמידות לאנטיביוטיקה. גן העמידות לאנטיביוטיקה וסמני הבחירה האחרים עוזרים לנו לקבוע אם החיידקים שנאספו מכילים את הפלסמיד המעניין.

<h4>יישומים</h4>

שיטות טרנספורמציה יעילות אפשרו למדענים לבודד וליצור פרופיל של גנים ותוצרי גנים והובילו לפיתוחים רבים במדעי החיים וברפואה, כגון פיתוח תרופות יעילות, יצירת גידולים מהונדסים גנטית וכלי אבחון מתקדמים10. בנוסף, עם ההתקדמות הטכנולוגית, שיטות חדשות של טרנספורמציה התפתחו. לדוגמה, שיבוט שער מאפשר החדרה של מקטעי דנ"א מרובים לווקטורים שונים וכן העברת רצפי DNA בין פלסמידים11. יתר על כן, Clustered regular interspaced short palindromic repeats (CRISPR)-Cas9 היא טכניקת עריכת גנים המשנה ישירות נוקלאוטידים בגנום ואינה דורשת שימוש בפלסמידים12. לאחר הטרנספורמציה, חוקרים לעתים קרובות מבודדים ופרופיל את הגן המעניין ואת תוצריו. לאחר מכן, כל תהליך השיבוט הגנטי פתח תחום חדש של מניפולציה גנטית. הודות לשיבוט גנטי, חוקרים יכולים לתמרן חיידקים כדי לייצר כמויות גדולות של חלבונים אנושיים ספציפיים, כגון אינסולין לטיפול בחולי סוכרת10. לשיבוט יש חשיבות רבה גם בחקלאות המודרנית. אורגניזמים מהונדסים גנטית (GMO) הם תוצאה ישירה של שיבוט גנטי וטרנספורמציה חיידקית10. לדוגמה, מדענים פועלים ליצירת יבולים מהונדסים גנטית עם גנים מקבעי חנקן המשולבים בגנום שלהם כדי להגביר את ייצור המזון ולהפחית את השימוש בדשנים, ובכך להפחית את ההשפעה הכלכלית והסביבתית של דשנים13. לסיכום, טרנספורמציה חיידקית היא הצעד הראשון של הביוטכנולוגיה המודרנית והבסיס לתגליות מחקר עתידיות.

<h4>הפניות</h4>

<ol class="references">
	<li>GL, ארמסטרונג, לוס אנג'לס, קון ו-RW, פינר. מגמות בתמותה ממחלות זיהומיות בארצות הברית במהלך המאה ה-20. ג'אמה. 1999, כרך 281, 1 (61-66).</li>
	<li>פ, גריפית. המשמעות של סוגי פנאומוקוק. J Hyg (לונד). . 1928 , 2 (113-59).</li>
	<li>לורנץ, MG ו Wackernagel, F. העברת גנים חיידקיים על ידי טרנספורמציה גנטית טבעית בסביבה. מיקרוביול Rev. . 1994 ספטמבר;, כרך 58, 3: (563-602).</li>
	<li>S, Domingues, et al. טרנספורמציה טבעית מאפשרת העברה של טרנספוזונים, אינטגרונים וקלטות גנים בין מיני חיידקים. PLOS פתוגנים. 2012, 8(8): E1002837.</li>
	<li>דובנאו, ד. ספיגת דנ"א בחיידקים. Annu Rev Microbiol. . 1999, 53: (217-44).</li>
	<li>Solar, G del, et al. שכפול ובקרה של פלסמידים חיידקיים מעגליים. Microbiol מול Biol Rev. . 1998 , כרך 62, 2: (434-64).</li>
	<li>בנט, רה"מ. עמידות לאנטיביוטיקה מקודדת פלסמיד: רכישה והעברה של גנים לעמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים. בר ג'יי פארמקול. . 2008 , כרך 153, S1: (S347-S357).</li>
	<li>MLlosa, et al. צימוד חיידקים: מנגנון דו-שלבי להעברת DNA. מול מיקרוביול. 2002 יולי;, כרך 45, 1: (1-8).</li>
	<li>Roychoudhury, A, Basu, S ו Sengupta, DN. ניתוח יעילות השוואתית של שיטות טרנספורמציה שונות של E. coli באמצעות שני וקטורי פלסמיד נפוצים. הודי J Biochem Biophys. . 2009 , כרך 46, 5: (395-400).</li>
	<li>חאן, S, et al. תפקידה של טכנולוגיית DNA רקומביננטי לשיפור החיים. I. nt J Genomics. . . 2016, 2016:2405954.</li>
	<li>מרשישקי, ג ולבר, י. נתיבים רבים לשיבוטים רבים: מבט השוואתי על שיטות שיבוט בתפוקה גבוהה. גנום מיל' 2004, כרך 14, 2020-28.</li>
	<li>דאודנה, JA ו Charpentie, E. החזית החדשה של הנדסת גנום עם CRISPR-Cas9. מדע. 2014, כרך 346, 6213-1258096.</li>
	<li>טוב, א. לכיוון צמחים מקבעי חנקן. מדע. 2018, כרך 359, 6378: 869-70.</li>
</ol>

רקע

בתחילת המאה ה-20, דלקת ריאות הייתה אחראית לחלק גדול ממקרי המוות ממחלות זיהומיות1. על מנת לפתח חיסון יעיל ...

Education

JoVE Lab Manual

Biology

ביולוגיה

Genetics

גנטיקה

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

התכוננו ללמד את טרנספורמציה חיידקית עם מדריך מדריכים זה באורך 1 דקות. כולל שלבי הכנה מרכזיים עבור מעבדת Biology ב-JoVE Lab Manual.

הכנת מדריך עבור טרנספורמציה חיידקית ב-Biology - 12K+ צפיות | JoVE Lab Manual

עקבו אחר הנהלים של טרנספורמציה חיידקית שלב אחר שלב בסרטון פרוטוקול סטודנטים זה באורך 5 דקות. חלק מאוסף Biology ב-JoVE Lab Manual.

פרוטוקול סטודנטים עבור טרנספורמציה חיידקית ב-Biology - 24K+ צפיות | 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