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

Na początku XX wieku brytyjski bakteriolog Frederick Griffith pracował nad bakterią wywołującą zapalenie płuc Streptococcus pneumoniae. Przeprowadził prosty eksperyment z użyciem dwóch różnych szczepów. Jeden szczep jest znany jako szczep S ze względu na ochronną kapsułkę, która sprawia, że tworzone przez nią kolonie lub grudki wydają się gładkie, a także sprawiają, że są zjadliwe lub szkodliwe. Drugi był szczep R, wersja bakterii pozbawiona ochronnej kapsułki, co nadawało koloniom szorstki wygląd i sprawiało, że nie były zjadliwe.

Po pierwsze, Griffith wziął niektóre bakterie szczepu S i podgrzał je, wytwarzając zabitą termicznie wersję szczepu S. Następnie zebrał kilka myszy i podzielił je na cztery grupy. Pierwszej grupie wstrzyknął zjadliwy szczep S, a drugiej niezjadliwy szczep R. Podał trzeciej grupie zabity termicznie szczep S, a na koniec połączył ze sobą zabity termicznie szczep S i szczep R i wstrzyknął tę mieszankę do czwartej grupy. Zgodnie z oczekiwaniami myszy w pierwszej grupie zmarły, a te w drugiej i trzeciej grupie przeżyły. Ale ku zaskoczeniu Griffitha, myszy z ostatniej grupy również zdechły.

Kiedy opublikował swoje badania w 1928 roku, nazwał ten tajemniczy proces transformacją, ponieważ spekulował na temat obecności ukrytej zasady transformacji, która pozwoliła wcześniej niezjadliwemu szczepowi stać się śmiertelnym. Później, w 1943 roku, Avert, MacLeod i McCarty poinformowali, że tą zasadą transformacji był prawdopodobnie kwas dezoksyrybonukleinowy lub DNA, o którym teraz wiemy, że jest materiałem dziedzicznym. Zasadniczo to, co wydarzyło się w eksperymencie Griffitha, polegało na tym, że kiedy bakterie zostały połączone, część DNA wyciekła z zabitego termicznie szczepu S do komórek szczepu R, przekształcając te niezjadliwe bakterie i przekazując informację, aby stworzyć kapsułkę ochronną, zamieniając szczep R w zjadliwy, teraz zdolny do zabicia zwierząt w czwartej grupie.

Naukowcy opracowali znacznie prostszy sposób badania transformacji bakteryjnej, wykorzystując bakterie E. coli i małe, okrągłe pętle DNA zwane plazmidami. Zwykle plazmid używany w eksperymentach transformacyjnych zawiera gen o specjalnej funkcji, takiej jak oporność na antybiotyki. Bakterie E. coli są doskonałym obiektem transformacji, ponieważ mogą wykazywać właściwość zwaną kompetencją, zdolnością do pobierania DNA ze środowiska. Zasadniczo oznacza to, że w pewnych warunkach środowiskowych, takich jak szok chemiczny lub elektryczny lub cieplny, ściana komórkowa E. coli może stać się tymczasowo przepuszczalna i umożliwić pobieranie DNA ze środowiska. Gdy plazmid znajdzie się wewnątrz E. coli, może albo przebywać w cytoplazmie nowej komórki gospodarza i być replikowany i wyrażany przez pokolenia wraz z genomem, albo może w pełni włączyć się do genomu gospodarza. Jeśli bakterie stracą plazmid w dowolnym momencie, komórka straci również swoją oporność na antybiotyki, dlatego naukowcy hodują bakterie w pożywce zawierającej antybiotyk, aby upewnić się, że jedynymi ocalałymi są te zawierające plazmid, który jest przedmiotem zainteresowania.

W tym laboratorium nauczysz się, jak przekształcać komórki E. coli w plazmid zawierający gen oporności na antybiotyki, jednocześnie ćwicząc sterylne techniki mikrobiologiczne.

transformacja bakteryjna

<h4>Tło</h4>

Na początku XX wieku zapalenie płuc było odpowiedzialne za dużą część zgonów z powodu chorób zakaźnych1. Aby opracować skuteczną szczepionkę przeciwko zapaleniu płuc, Frederick Griffith postanowił zbadać dwa różne szczepy Streptococcus pneumoniae: niezjadliwy szczep o szorstkim wyglądzie (szczep R) i zjadliwy szczep o gładkim wyglądzie (szczep S) ze względu na zewnętrzną kapsułkę polisacharydową2. Ta zewnętrzna warstwa bakterii szczepu S umożliwiła im oparcie się układowi odpornościowemu gospodarza, co ostatecznie doprowadziło do choroby zagrażającej życiu. Kiedy Griffith oddzielnie wstrzykiwał myszom zabite termicznie bakterie któregokolwiek szczepu, myszy przeżyły. Jednak, kiedy wstrzyknął myszom kombinację zabitego termicznie szczepu S z żywym szczepem R, myszy zmarły2. Kiedy przeanalizował próbki uzyskane od martwych myszy, którym wstrzyknięto kombinację, zaobserwował, że obecne są żywe bakterie szczepu S. W 1928 roku Griffith zauważył, że musiał zajść proces "transformacji", aby zmienić niezjadliwe bakterie w zjadliwy szczep. Jego odkrycie, będące pierwszym znanym odkryciem transformacji bakteryjnej, utorowało drogę do opracowania niezbędnego narzędzia w inżynierii genetycznej - transformacji3.

Transformacja to zmiana genetyczna w komórce spowodowana pobraniem DNA ze środowiska. W eksperymencie Griffitha DNA, które koduje ochronną powłokę polisacharydową bakterii szczepu S, nie rozpadło się w wyniku szoku cieplnego i zostało wprowadzone do szczepu R, co pozwoliło temu ostatniemu ominąć układ odpornościowy myszy. Podczas gdy proces ten stale zachodzi w naturze między organizmami, a nawet różnymi gatunkami, naukowcy przekształcają bakterie w warunkach laboratoryjnychdo celów badawczych 4.

<h4>Transformacja bakteryjna za pomocą plazmidów</h4>

Bakterie są idealnymi organizmami do transformacji, ponieważ mogą łatwo wchłonąć egzogenny materiał genetyczny do swojego genomu i szybko go amplifikować3,5. Mają jeden kolisty chromosom i wiele małych okrągłych fragmentów dwuniciowego DNA zwanych plazmidami w cytoplazmie. Plazmidy te mogą replikować się niezależnie od chromosomalnego DNA i generalnie zapewniają pewne korzyści funkcjonalne, takie jak oporność na antybiotyki6,7. W swoim naturalnym środowisku bakterie przechodzą "transformację bakteryjną" poprzez pobieranie plazmidów od innych bakterii w procesie zwanym koniugacją8. Co więcej, kiedy się rozmnażają, każde z ich potomstwa otrzymuje kopię nowego plazmidu.

Plazmidy, które są używane do celów eksperymentalnych, nazywane są wektorami plazmidowymi. W warunkach laboratoryjnych naukowcy mogą sztucznie stworzyć "rekombinowane plazmidy" o długości około 5 000-10 000 par zasad, wprowadzając fragmenty DNA do wektora plazmidowego. Te rekombinowane plazmidy zwykle mają pewne składniki: pochodzenie replikacji (ORI), gen oporności na antybiotyki, miejsce wielokrotnego klonowania, promotor, marker selekcyjny i gen będący przedmiotem zainteresowania. Początek replikacji to miejsce, w którym rozpoczyna się replikacja. Gen oporności na antybiotyki pozwala bakteriom, które pobierają plazmid, przetrwać na płytkach w obecności określonego antybiotyku. Chociaż plazmidy są stosunkowo małymi fragmentami DNA, naukowcy muszą leczyć komórki gospodarza, aby umożliwić penetrację plazmidu przez błonę komórkową. W związku z tym efektywność przemiany jest bezpośrednio związana z porowatością błony gospodarza. Jednym z powszechnych podejść jest szok cieplny bakterii, które zostały potraktowane roztworem chlorku wapnia9. Bakterie, które nie zawierają plazmidu, nie przekształcają się, a zatem nie mają odporności, aby przetrwać na płytce i być widocznym. Wiele miejsc klonowania pomaga we wstawianiu DNA, zawierając miejsca dla enzymów restrykcyjnych do cięcia plazmidu, w którym można wprowadzić i zligować interesujący gen. Promotor napędza transkrypcję genu będącego przedmiotem zainteresowania. Jest znakowany markerem, zwykle białkiem fluorescencyjnym, takim jak białko zielonej fluorescencji (GFP), lub może być dodatkowym genem oporności na antybiotyki. Gen oporności na antybiotyki i inne markery selekcyjne pomagają nam określić, czy pobrane bakterie zawierają interesujący nas plazmid.

<h4>Aplikacji</h4>

Skuteczne metody transformacji umożliwiły naukowcom wyizolowanie i sprofilowanie genów i produktów genowych oraz doprowadziły do wielu postępów w naukach przyrodniczych i medycynie, takich jak opracowanie skutecznych leków, generowanie genetycznie modyfikowanych upraw i zaawansowane narzędzia diagnostyczne10. Ponadto wraz z postępem technologicznym pojawiły się nowe metody transformacji. Na przykład klonowanie bramek umożliwia wprowadzanie wielu fragmentów DNA do różnych wektorów, a także przenoszenie sekwencji DNA między plazmidami11. Co więcej, zgrupowane regularnie rozmieszczone krótkie powtórzenia palindromiczne (CRISPR)-Cas9 to technika edycji genów, która bezpośrednio modyfikuje nukleotydy w genomie i nie wymaga użycia plazmidów12. Po transformacji naukowcy często izolują i profilują interesujący nas gen i jego produkty. W związku z tym cały proces klonowania genetycznego otworzył nową dziedzinę manipulacji genetycznych. Dzięki klonowaniu genetycznemu naukowcy mogą manipulować bakteriami w celu wytwarzania dużych ilości określonych białek ludzkich, takich jak insulina, w leczeniu pacjentów z cukrzycą10. Klonowanie odgrywa również ważną rolę we współczesnym rolnictwie. Organizmy modyfikowane genetycznie (GMO) są bezpośrednim wynikiem klonowania genetycznego i transformacji bakteryjnej10. Na przykład naukowcy pracują nad generowaniem genetycznie modyfikowanych upraw z genami wiążącymi azot włączonymi do ich genomu, aby zwiększyć produkcję żywności i zmniejszyć zużycie nawozów, zmniejszając w ten sposób wpływ nawozów na gospodarkę i środowisko13. Podsumowując, transformacja bakteryjna jest pierwszym krokiem współczesnej biotechnologii i podstawą przyszłych odkryć badawczych.

<h4>Odwołania</h4>

<ol class="referencje">
	<li>GL, Armstrong, LA, Conn i RW, Pinner. Trendy w umieralności z powodu chorób zakaźnych w Stanach Zjednoczonych w XX wieku. Jama. 1999, Vol. 281, 1 (61-66).</li>
	<li>F, Griffith. Znaczenie typów pneumokoków. J Hyg (Londyn). . . 1928 , 2 (113-59).</li>
	<li>Lorenz, MG i Wackernagel, F. Bakteryjny transfer genów poprzez naturalną transformację genetyczną w środowisku. Microbiol Rev. . 1994 Wrzesień;, Vol. 58, 3: (563-602).</li>
	<li>S, Domingues i wsp. Naturalna transformacja ułatwia transfer transpozonów, integronów i kaset genów między gatunkami bakterii. Patogeny PLOS. 2012, 8(8): e1002837.</li>
	<li>Dubnau, D. Wychwyt DNA przez bakterie. Annu Rev Microbiol. . 1999, 53: (217-44).</li>
	<li>Solar, G del, et al. Replikacja i kontrola kolistych plazmidów bakteryjnych. Microbiol Mol Biol Rev. . 1998 , Vol. 62, 2: (434-64).</li>
	<li>Bennett, premier Bennett. Oporność na antybiotyki kodowana plazmidem: nabywanie i przenoszenie genów oporności na antybiotyki u bakterii. Br J. Pharmacol. . 2008 , Vol. 153, S1: (S347-S357).</li>
	<li>MLlosa i wsp. Koniugacja bakteryjna: dwuetapowy mechanizm transportu DNA. Mol Microbiol. 2002 Lipiec;, Vol. 45, 1: (1-8).</li>
	<li>Roychoudhury, A, Basu, S i Sengupta, DN. Analiza porównawczej skuteczności różnych metod transformacji E. coli z wykorzystaniem dwóch popularnych wektorów plazmidowych. Indyjska biofizyka J Biochem. .2009 , Vol. 46, 5: (395-400).</li>
	<li>Khan, S, i wsp. Rola technologii rekombinacji DNA w poprawie jakości życia. I. nt J Genomika. . . 2016, 2016:2405954.</li>
	<li>Marsischky, G i LaBaer, J. Wiele ścieżek do wielu klonów: porównawcze spojrzenie na metody klonowania o wysokiej przepływności. Genom Res. 2004, Vol. 14, 2020-28.</li>
	<li>Doudna, JA i Charpentie, E. Nowa granica inżynierii genomu z CRISPR-Cas9. nauka. 2014, tom 346, 6213-1258096.</li>
	<li>Dobrze, A. W kierunku roślin wiążących azot. nauka. 2018, tom 359, 6378: 869-70.</li>
</ol>

Transformacja bakteryjna

Tło

Na początku XX wieku zapalenie płuc było odpowiedzialne za dużą część zgonów z powodu chorób zakaźnych1. W celu opracowania skutecznej szczepionki ...

Education

JoVE Lab Manual

Biology

Biologia

Genetics

Genetyka

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

Przygotuj się do nauczania Transformacja bakteryjna dzięki temu 1-minutowemu przewodnikowi dla instruktorów. Obejmuje kluczowe kroki przygotowawcze dla laboratorium Biology na JoVE Lab Manual.

Przygotowanie instruktora do Transformacja bakteryjna w Biology - Ponad 12K wyświetleń | JoVE Lab Manual

Postępuj zgodnie z procedurami Transformacja bakteryjna krok po kroku w tym 5-minutowym filmie z protokołem studenckim. Część kolekcji Biology na JoVE Lab Manual.

Protokół studencki dla Transformacja bakteryjna w Biology - Ponad 24K wyświetleń | 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