Name: water movement in plants
Uploaded: 2019-01-29T11:04:45.000Z
Duration: 3 min 58 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-LS1-2.

Transpiration

צמחים נמצאים כמעט בכל מערכת אקולוגית בעולם ממדבריות, דרך יערות ממוזגים ועד קרקעית הים. כתוצאה מהברירה הטבעית, צמחים פיתחו מגוון מדהים של התאמות כדי להתמודד עם אתגרים סביבתיים שונים. אחד האתגרים המרכזיים העומדים בפני צמחים הוא שמירה על הידרציה נאותה. מים הם משאב קריטי שהם תלויים בו לצורך פוטוסינתזה, תמיכה מבנית והובלת חומרי מזון ומולקולות חשובות אחרות. אחת הדרכים שבהן צמחים יכולים לשלוט במאזן המים שלהם היא על ידי ויסות תהליך המכונה טרנספירציה, שהוא למעשה אידוי של מים מהחלקים האוויריים של הצמח. אובדן מים זה מתרחש בעיקר מנקבוביות על העלים הנקראות פיוניות. אבל איך המים מגיעים לכאן? 

כדי לענות על שאלה זו, בואו נסתכל יותר מקרוב מתחת לאדמה. כאן המים נכנסים לשורשי הצמחים באוסמוזה ואז נעים כל הדרך עד העלים דרך רקמת כלי דם הנקראת קסילם. ערוץ מים זה ידוע בשם נחל הטרנסספירציה. מכיוון שמולקולות מים נדבקות זו לזו ולדפנות הקסילם, כאשר הם מתאדים מהפיוניות, מים מלמטה בזרם הטרנסספירציה נמשכים כלפי מעלה כדי לתפוס את מקומם... וכתוצאה מכך זורמים כלפי מעלה מהשורשים. כעת בואו נסתכל מקרוב על סטומה. כל נקבובית סטומטית תחומה בשני תאי שמירה שיכולים להתרחב כדי לפתוח את הנקבובית ולהתכווץ כדי לסגור אותה. צמחים פותחים את הפיוניות שלהם כדי לקלוט פחמן דו-חמצני לצורך פוטוסינתזה ושחרור גז חמצן. אובדן מים באמצעות טרנסספירציה הוא תופעת לוואי בלתי נמנעת של תהליך זה. 

סחר חליפין זה מציב אתגר מיוחד עבור צמחים החיים בסביבות צחיחות ולכן הם פיתחו אסטרטגיות כדי להפחית את אובדן המים שלהם ככל האפשר. אחת הדרכים לעשות זאת היא על ידי גידול עלים עם שטחי פנים קטנים, המציגים שטח קטן שעליו יכולה להתרחש טרנסספירציה. זו הסיבה שהעלים של צמחי מדבר כמו קריאוזוט קטנים יחסית. אבל אם הולכים צעד אחד קדימה, לצמחים מסביבות צחיחות יש גם פחות פיוניות ליחידת שטח על העלים שלהם, מה שמאפשר להם למזער את אובדן המים באמצעות טרנספירציה. 

לעומת זאת, צמחים המאכלסים סביבות עם מים בשפע כמו יערות גשם יכולים להרשות לעצמם לאבד הרבה מים באמצעות טרנספירציה. צמחים כמו הטארו הזה, למשל, מפתחים לעתים קרובות עלים עם שטחי פנים גדולים המגדילים את יכולתם ליירט אור כדי לתדלק פוטוסינתזה. לצמחים אלה יש גם צפיפות גבוהה של פיוניות בהשוואה לצמחים מבתי גידול צחיחים, מה שמאפשר להם לשמור על שיעורי פוטוסינתזה גבוהים ולתמוך בעלים וגבעולים גדולים. 

במעבדה זו תמדוד את קצבי השעתוק ותבחן את תדירות הפיוניות של עלים במינים שונים של צמחים כדי לגלות כיצד צמחים מבתי גידול שונים פותרים את בעיית ויסות הטרנספירציה.

טרנסספירציה

<h4>רקע</h4>

כל האורגניזמים החיים חייבים לבצע סדרה של פונקציות בסיסיות כדי לשמור על עצמם. אחד התהליכים האלה כרוך בהובלת חומרים ברחבי האורגניזם. לכן, אורגניזמים צריכים להחליף חומרים עם הסביבה, וניתן לראות זאת בקנה מידה קטן של תאים המובילים חלבונים וחומרים אחרים זה לזה או בקנה מידה גדול יותר כגון מחזור המים, שבו המים נעים ללא הרף על, מעל ומתחת לפני השטח של כדור הארץ. בשתי הדוגמאות, תנועת חומרים מאזור אחד לאחר היא תהליך דינמי המוסדר על ידי משתנים סביבתיים וביולוגיים כאחד.

<h4>טרנספירציה: נהג להובלת מים</h4>

צמחים וסקולריים, מהשרכים הקטנים ביותר ועד לעצי הסקויה הענקיים של קליפורניה, מובילים מים ואת החומרים מסיסי המים ברחבי הצמח על ידי מערכת של צרורות של רקמות כלי דם העוברים מהשורשים לקצות הצמח. באופן ספציפי, מים וחומרי מזון נספגים על ידי שערות השורש ומועברים באוסמוזה לתוך הקסילם של הצמח, אחת משתי מערכות כלי הדם הגדולות שנמצאות בצמחים. לאחר מכן המים מועברים לנקודה הגבוהה ביותר של הצמח והחוצה אל העלים שבהם מתרחשת פוטוסינתזה. מעניין לציין שרק 1% מהמים שצורכים הצמחים משמשים לפוטוסינתזה. 99% הנותרים של המים אינם בשימוש ישיר על ידי הצמח והם הולכים לאיבוד מהצמח עקב אידוי או גיטציה, הידוע גם בשם טרנספירציה. אידוי הוא תנועה של מים לאוויר, כאשר גוטציה מתייחסת באופן ספציפי להפרשת טיפות מים מנקבוביות הצמחים. שני התהליכים יחד מרכיבים את הטרנסספירציה בצמחים.

לעלים של צמחים תפקיד חשוב בשחרור תוצרי הלוואי של הפוטוסינתזה דרך הפיוניות שלהם, שהם פתחים המאפשרים חילופי חומרים בין הצמח לאטמוספירה. הפיוניות גובלות בתאי שמירה, המווסתים מתי הפיוניות נפתחות ונסגרות. זהו האתר הפעיל שבו רוב המים הולכים לאיבוד עקב אידוי, כמו גם האתר שבו גזים מוחלפים עם האטמוספירה. למרות שזה עשוי להיראות בהתחלה כמו אסטרטגיה גרועה עבור צמח לאבד מים עקב אידוי, זה בלתי נמנע על מנת לשמור על הובלת חומרים ומים במפעל תוך מקסום קלט הגז. הטרנסספירציה יוצרת ריכוז נמוך יותר של מים, ובכך פוטנציאל אוסמוטי נמוך יותר בעלה. הבדלים אלה בריכוז המים אחראים להנעת תנועת המים לתוך עלי הצמח וגם לשחרור מים לאטמוספירה.

פוטנציאל המים מניע את ספיגת המים משערות השורש וגם בהובלת מים לקצות העלים. פוטנציאל המים הוא מדד האנרגיה החופשית של מים, שבו מולקולות מים נעות מאזורים בעלי פוטנציאל מים גבוה יותר לאזורים בעלי פוטנציאל מים נמוך יותר. כאשר האידוי גבוה בעלים, הדבר יוצר אזורים עם פוטנציאל מים נמוך יותר, או אזורים עם פחות מים, כך שמים מהשורשים והגבעול נדחפים אל העלים. תכונות הלכידות וההיצמדות של מולקולות מים מאפשרות תנועה זו של מים. לכידות היא משיכה של מולקולות מים זו לזו והיצמדות היא משיכה של מולקולות מים לחומרים אחרים, כגון דפנות הקסילם. כאשר מולקולות מים יוצאות דרך פיוניות, הן מושכות מולקולות מים מתחתיהן, מה שגורם למים לנוע לעבר פוטנציאל מים נמוך יותר.

<h4>גורמים סביבתיים</h4>

מיני צמחים נבדלים מאוד זה מזה במאפיינים הפיזיים שלהם, כמו גם במורפולוגיה שלהם ובתפקודים שלהם במערכת האקולוגית. הבדלים אלה בין מיני צמחים וגם דמיון בין מיני צמחים רחוקים מתעצבים לאורך זמן באמצעות אבולוציה ובאופן ספציפי יותר על ידי ברירה שנכפתה על ידי אוכלי עשב, מאביקים וגורמים אקלימיים וסביבתיים אחרים. לכן, הבדלים בשיעורי הטרנסספירציה מושפעים הן מהסביבה והן ממיני הצמחים עצמם. הגורמים הסביבתיים העיקריים המניעים את קצב הטרנסספירציה הם הטמפרטורה. טמפרטורות גבוהות יותר מגבירות את קצב הטרנסספירציה מכיוון שמים אובדים באמצעות אידוי מהר יותר. צמחים החיים בסביבות חמות נוטים לאבד יותר מים מאשר צמחים הממוקמים באקלים קריר יותר. גורמים כגון זמינות מים, רוח, אור שמש ואחרים עוזרים גם הם להשפיע על קצב הטרנסספירציה בצמחים.

לצמחים החיים בסביבות חמות וצחיחות יש התאמות ספציפיות המסייעות להם לשלוט באובדן מים, כגון היכולת לאחסן או לחסוך במים. קבוצה של צמחים בסביבות אלה, הידועות גם בשם מטבוליזם חומצה Crassulacean או צמחי CAM, פיתחו אסטרטגיות, כגון פתיחת הפיוניות שלהם רק להחלפת גזים בלילה על מנת להפחית את אובדן המים1. כמה תכונות צמחים אחרות ספציפיות לסביבות צחיחות כוללות שטח פנים קטן יותר של עלים, פחות פיוניות, או שיש שערות על העלים שלהם כדי לחסוך במים. עם זאת, יש פשרה עם הגבלת אובדן מים וקצב אופטימלי של טרנסספירציה הדרוש לפוטוסינתזה. קצב הפוטוסינתזה מתייחס לקצב הגדילה ורכישת האנרגיה של הצמח, הקשור לקצב צריכת המים ואיבודם, ולכן חשוב מאוד שצמחים יוכלו לאזן את הפשרה הזו. מצד שני, בסביבות שבהן מים אינם משאב מגביל, כגון יערות גשם טרופיים, צמחים מתמודדים עם לחצים סלקטיביים שונים המניעים הבדלים בקצבי השעתוק. בסביבות אלה, הברירה הטבעית עשויה במקום זאת להעדיף מיני צמחים שיכולים להוביל מים מהר יותר כדי לגבור על שכניהם המתחרים או לגדול גבוה מספיק כדי להימנע מאכילה על ידי אוכלי עשב.

<h4>הערכת שיעורי הטרנסספירציה</h4>

ניתן להעריך את שיעורי השעתוק בעקיפין באמצעות פוטומטר, שהוא מכשיר המודד את קצב ספיגת המים של צמח עלים. ההנחה של מדידת הפוטומטר היא שהטרנסספירציה תגרום לספיגת המים, שאת כמותם ניתן לכמת. בנוסף, מדענים יכולים לקבוע את שיעורי השעתוק היחסיים של צמחים על ידי התבוננות במבני העלים, כגון הגדלים והמספרים של הפיוניות ליחידת שטח.

בחינת שיעורי השעתוק של צמחים יכולה ללמד אותנו לא רק כיצד צמחים מסתגלים לסביבות שונות, אלא גם לספק מידע על הדרך הטובה ביותר לגדל יבולים בתנאים סביבתיים שונים כדי להגדיל את ייצור המזון ולהתאים את השימוש שלנו בצמחים להסתגלות לשינויי האקלים העולמיים ולגידול האוכלוסייה. לדוגמה, שיעורי השעתוק משתנים על ידי התחממות כדור הארץ וגורמים אחרים ויכולים להשפיע על מחזור המים העולמי, אשר בתורו יכול להשפיע על מערכות אקולוגיות כמו גם על אוכלוסיות אנושיות2. לפיכך, הבנת שינויים אלה תהיה נחוצה כדי לפתח אסטרטגיות כדי לתקן את ההשפעות השליליות שלהם. יתר על כן, חקר שיעורי השעתוק של גידולים שונים יכול לסייע בזיהוי גידולים בעלי יעילות גבוהה בשימוש במים כדי להגדיל את ייצור המזון ליחידת מים ולהפחית את הצורך בהשקיה3.

<h4>הפניות</h4>

<ol class="references">
	<li>IP, TIng. מטבוליזם חומצה Crassulacean. אן REv צמח Physiol. 1985, כרך 36, 595-622.</li>
	<li>שלזינגר WH, Jasechko S. טרנסספירציה במחזור המים העולמי. מטאורולוגיה חקלאית ויערות. 2014, כרך 189-190, 115-7.</li>
	<li>קופל-לדרו A, לבון E, כריסטוף A, גאלו A, Gago P, Pantin F, Doligez A, Simonneaua T. צמצום השעתוק הלילי הוא יעד רבייה רלוונטי ליעילות גבוהה של שימוש במים בגפן. PNAS. 2016, כרך 113, 32: 8963-8.</li>
</ol>

רקע

כל האורגניזמים החיים חייבים לבצע סדרה של פונקציות בסיסיות כדי לשמור על עצמם. אחד התהליכים הללו כרוך ...

Education

JoVE Lab Manual

Biology

ביולוגיה

Cellular Processes

תהליכים תאיים

water movement in plants

Water movement in plants depends on transpiration and the vascular system. Plants must move water and dissolved nutrients from the roots to the leaves. They also exchange materials with the environment as part of normal life processes.

Vascular plants use bundles of tissues that run from the roots to the tips of the plant. Root hairs absorb water and nutrients, and osmosis moves water into the xylem, the main water-conducting tissue. Water then travels to the tallest parts of the plant and into the leaves, where photosynthesis takes place. Only about 1% of the water taken up is used for photosynthesis, while the rest is lost from the plant.

That water loss happens through evaporation and guttation, and together these processes are called transpiration. Evaporation moves water into the air. Guttation is the release of water droplets from plant pores. Most water is lost from leaves through stomata, which are openings that also allow gas exchange with the atmosphere.

Stomata are bordered by guard cells, which control when the openings open and close. This makes the leaf the main site for both water loss and gas exchange. Although water loss may seem harmful, it helps keep water moving through the plant while still allowing carbon dioxide and oxygen to move in and out.

Transpiration creates a lower water concentration in the leaf, which lowers osmotic potential there. Water potential is the free energy of water, and water moves from areas of higher water potential to areas of lower water potential. As evaporation increases in the leaf, water is pulled upward from the roots and stem toward the leaves.

Cohesion and adhesion help make this movement possible. Cohesion is the attraction between water molecules, and adhesion is the attraction between water and other materials, such as xylem walls. When water molecules leave through the stomata, they pull more water molecules behind them, which keeps the flow moving toward the areas of lower water potential.

Transpiration rate changes with both the plant and the environment. Temperature is the main environmental factor, and higher temperatures usually increase transpiration because evaporation happens faster. Water availability, wind, sunlight, and other conditions also affect how quickly water is lost.

Plants in hot, dry environments often have adaptations that reduce water loss. Some CAM plants, or Crassulacean acid metabolism plants, open their stomata at night to limit water loss. Other arid-environment traits include smaller leaf surface area, fewer stomata, and hairs on leaves. These features help conserve water, but they also create a tradeoff because plants still need enough transpiration for photosynthesis and growth.

In wet environments such as tropical rainforests, water is less limiting. In those settings, natural selection may favor plants that move water quickly so they can grow faster than nearby plants or grow tall enough to avoid herbivores. Differences in transpiration rates therefore reflect both environmental pressures and plant species traits.

Scientists can estimate transpiration rates with a potometer, a device that measures water uptake in a leafy plant. The idea is that transpiration drives the water uptake that the potometer records. Researchers can also compare plants by looking at leaf features such as stomata size and number per unit area.

Studying transpiration helps explain how plants adapt to different environments. It can also guide crop growth under changing climate conditions and rising food demands. Transpiration affects the global water cycle, ecosystems, and human populations, so understanding it can support better water use and crop breeding. Plants with high water-use efficiency may help increase food production per unit of water and reduce the need for irrigation.

Water Movement in Plants

photosynthesis

Photosynthesis: Light, Sugars, and Carbon

Photosynthesis turns sunlight into chemical energy in the form of glucose. This process powers most life on Earth by helping autotrophs, or primary producers, make food. The glucose they make can provide quick energy or be stored as starch for later use. Consumers depend on these producers for energy. Photosynthesis happens in many kinds of organisms. Cyanobacteria, some protists such as algae, and plants can all carry out this process. In eukaryotic cells, it takes place in the chloroplast.

cellular respiration

Cellular Energy From Glucose Breakdown

Cellular respiration is the process cells use to release usable energy from biomolecules such as sugars and lipids. Living things need a steady energy supply for growth, repair, movement, defense, and reproduction. Cells use that energy mainly by converting adenosine diphosphate (ADP) to adenosine triphosphate (ATP). Autotrophs and heterotrophs get the molecules for respiration in different ways. Autotrophs, such as plants, algae, and photosynthetic and chemosynthetic bacteria, build...

cell division

Cell Cycle, Mitosis, and Meiosis

Cell division is essential for growth, repair, and reproduction in living organisms. It lets single-celled organisms create a new organism and helps multicellular organisms make new cells for development and for replacing damaged cells. In multicellular species, cell division also makes reproductive cells needed for reproduction. Before a cell divides, it must copy its genetic material and split it into two daughter cells. This process is called the cell cycle. Although the timing can vary...

transpiration

Water movement in plants depends on transpiration and the vascular system. Plants must move water and dissolved nutrients from the roots to the leaves. They also exchange materials with the environment as part of normal life processes. Vascular plants use bundles of tissues that run from the roots to the tips of the plant. Root hairs absorb water and nutrients, and osmosis moves water into the xylem, the main water-conducting tissue. Water then travels to the tallest parts of the plant and...

enzyme activity

Factors That Shape Enzyme Function

Enzymes are biological catalysts that help living things run biochemical reactions faster. They lower activation energy, which is the energy needed to start a reaction. Enzymes are not used up in the process, so they can keep working again and again. Most enzymes are proteins, although some ribonucleic acid molecules also have catalytic activity. Each enzyme usually binds only one or a few specific substrates. This selectivity depends on the enzyme’s active site, which fits its substrate like...

cellular processes

Learn how transpiration moves water through plants, how stomata and guard cells control loss, and how temperature and plant traits affect the rate.

Water Movement in Plants | JoVE K12

Georgia Standards of Excellence

9-12

Botany

SBO1.

Transport

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

הכנת מדריך עבור טרנסספירציה ב-Biology - 2.5K+ צפיות | JoVE Lab Manual

עקבו אחר הנהלים של טרנסספירציה שלב אחר שלב בסרטון פרוטוקול סטודנטים זה באורך 7 דקות. חלק מאוסף Biology ב-JoVE Lab Manual.

פרוטוקול סטודנטים עבור טרנסספירציה ב-Biology - 10K+ צפיות | JoVE Lab Manual

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, ...

Genetic Crosses

To dissect genetic processes or create organisms with novel suites of traits, scientists can perform genetic crosses, or the purposeful mating of two ...

drosophila-melanogaster-embryo-and-larva-harvesting-and-preparation

Drosophila melanogaster Embryo and Larva Harvesting and Preparation

Drosophila melanogaster embryos and larvae are easy to manipulate and develop rapidly by mechanisms that are analogous to other organisms, including ...

Genetic Engineering of Model Organisms

Transgenesis, or the use of genetic engineering to alter gene expression, is widely used in the field of developmental biology. Scientists use a number of ...

electrophoretic-mobility-shift-assay-emsa

Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA)

The electrophoretic mobility shift assay (EMSA) is a biochemical procedure used to elucidate binding between proteins and nucleic acids. In this assay a ...

Genetic Screens

Genetic screens are critical tools for defining gene function and understanding gene interactions. Screens typically involve mutating genes and then ...

Genome Editing

A well-established technique for modifying specific sequences in the genome is gene targeting by homologous recombination, but this method can be ...

Protein Crystallization

Protein crystallization, obtaining a solid lattice of biomolecules, elucidates protein structure and enables the study of protein function. ...

in-ovo-electroporation-of-chicken-embryos

In ovo Electroporation of Chicken Embryos

Electroporation is a technique used in biomedical research that allows for the manipulation of gene expression via the delivery of foreign genetic ...

quantifying-environmental-microorganisms-and-viruses-using-qpcr

Quantifying Environmental Microorganisms and Viruses Using qPCR

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba - The University of Arizona
Demonstrating Author: Bradley Schmitz
Quantitative polymerase ...

Induced Pluripotency

Induced pluripotent stem cells (iPSCs) are somatic cells that have been genetically reprogrammed to form undifferentiated stem cells. Like embryonic stem ...

rna-analysis-of-environmental-samples-using-rt-pcr

RNA Analysis of Environmental Samples Using RT-PCR

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba - The University of Arizona
Demonstrating Author: Bradley Schmitz
Reverse ...

Isolating Nucleic Acids from Yeast

One of the many advantages to using yeast as a model system is that large quantities of biomacromolecules, including nucleic acids (DNA and RNA), can be ...

RNA-Seq

Among different methods to evaluate gene expression, the high-throughput sequencing of RNA, or RNA-seq. is particularly attractive, as it can be performed ...

Live Cell Imaging of Mitosis

Mitosis is a form of cell division in which a cell&#8217;s genetic material is divided equally between two daughter cells. Mitosis can be broken down into ...

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 ...

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.

Water Movement in Plants

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards