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13.13: 세균성 형질 전환
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Biology

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Bacterial Transformation
 
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13.13: Bacterial Transformation

13.13: 세균성 형질 전환

In 1928, bacteriologist Frederick Griffith worked on a vaccine for pneumonia, which is caused by Streptococcus pneumoniae bacteria. Griffith studied two pneumonia strains in mice: one pathogenic and one non-pathogenic. Only the pathogenic strain killed host mice.

Griffith made an unexpected discovery when he killed the pathogenic strain and mixed its remains with the live, non-pathogenic strain. Not only did the mixture kill host mice, but it also contained living pathogenic bacteria that produced pathogenic offspring. Griffith concluded that the non-pathogenic strain received something from the dead pathogenic strain that transformed it into the pathogenic strain; he called this the transforming principle.

At the time of Griffith’s studies, there was heated debate surrounding the identity of the genetic material. Much early evidence implicated proteins as the hereditary molecules. Griffith’s experiments on bacterial transformation provided some of the earliest data demonstrating that DNA is the genetic material.

Bacteria incorporate external DNA through transformation. Transformation occurs naturally but is also induced in laboratories—often to clone DNA. To clone a specific gene, scientists can insert the gene into a plasmid, a circular DNA molecule that can independently replicate. The plasmid often contains an antibiotic resistance gene. Bacteria take up the plasmid through transformation. Scientists then expose the bacteria to antibiotics. Surviving bacterial colonies should contain the plasmid because the plasmid contains an antibiotic resistance gene. DNA analysis can confirm the gene’s presence in the plasmid. Bacterial colonies with the desired gene propagate and can be used to make more plasmids or proteins.

Why would bacteria take in foreign DNA? Unlike sexually reproducing organisms, bacteria essentially clone themselves. This reproductive method, called binary fission, offers few opportunities for genetic variation. Although mutations introduce some diversity, many mutations are harmful. Sharing genes through transformation, as well as conjugation and transduction, allows prokaryotes to evolve.

1928년, 세균학자 프레드릭 그리피스는 연쇄상 구균 폐렴 박테리아에 기인하는 폐렴백신에 일했습니다. 그리피스는 쥐에 있는 2개의 폐염 긴장을 공부했습니다: 1개의 병원성 및 1개의 비 병원성. 병원성 균주만이 숙주 마우스를 죽였습니다.

그리피스는 병원성 균주를 죽이고 유해를 살아있는 비 병원성 균주와 혼합했을 때 예기치 않은 발견을 했습니다. 혼합물은 숙주 마우스를 죽였을 뿐만 아니라 병원성 자손을 생산하는 살아있는 병원성 박테리아도 함유되어 있습니다. 그리피스는 비 병원성 균주가 병원성 균주로 변형 죽은 병원성 균주로부터 뭔가를 받은 결론을 내렸다; 그는 이것을 변화시키는 원리라고 불렀다.

그리피스의 연구 당시, 유전 물질의 정체성을 둘러싼 열띤 논쟁이 있었다. 많은 초기 증거는 유전 분자로 단백질을 연루. 세균성 변환에 그리피스의 실험은 DNA가 유전 물질임을 보여주는 초기 데이터의 일부를 제공.

박테리아는 변환을 통해 외부 DNA를 통합합니다. 변환은 자연적으로 발생하지만 실험실에서도 유도되며 종종 DNA를 복제합니다. 특정 유전자를 복제하기 위하여는, 과학자는 플라스미드, 독립적으로 복제할 수 있는 원형 DNA 분자로 유전자를 삽입할 수 있습니다. 플라스미드에는 종종 항생제 내성 유전자가 포함되어 있습니다. 박테리아는 변환을 통해 플라스미드를 차지합니다. 과학자는 그 때 항생제에 박테리아를 노출합니다. 플라스미드에는 항생제 내성 유전자가 포함되어 있기 때문에 생존세균식민지에는 플라스미드가 포함되어야 한다. DNA 분석은 플라스미드에서 유전자의 존재를 확인할 수 있습니다. 원하는 유전자를 가진 세균성 식민지는 전파하고 더 많은 플라스미드 또는 단백질을 만들기 위하여 이용될 수 있습니다.

왜 박테리아는 외국 DNA에 걸릴 것 이다? 성적으로 재생 유기체와는 달리, 박테리아는 본질적으로 자신을 복제. 이 생식 방법, 이진 분열이라고, 유전 변이에 대 한 몇 가지 기회를 제공 합니다. 돌연변이는 몇몇 다양성을 소개하더라도, 많은 돌연변이는 유해합니다. 변환뿐만 아니라 컨쥬게이션 및 트랜스듀션을 통해 유전자를 공유하면 원핵생물이 진화할 수 있습니다.


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