Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

13.13: Bacteriële transformatie
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Bacterial Transformation
 
TRANSCRIPT

13.13: Bacterial Transformation

13.13: Bacteriële transformatie

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.

In 1928 werkte bacterioloog Frederick Griffith aan een vaccin tegen longontsteking, die wordt veroorzaakt door de Streptococcus pneumoniae- bacterie. Griffith bestudeerde twee longontstekingstammen bij muizen: een pathogeen en een niet-pathogeen. Alleen de pathogene stam doodde gastmuizen.

Griffith deed een onverwachte ontdekking toen hij de pathogene soort doodde en de overblijfselen ervan mengde met de levende, niet-pathogene soort. Het mengsel doodde niet alleen gastmuizen, maar het bevatte ook levende pathogene bacteriën die pathogene nakomelingen produceerden. Griffith concludeerde dat de niet-pathogene stam iets ontving van de dode pathogene stam die het in de pathogene stam transformeerde; hij noemde dit het transformerende principe.

Ten tijde van Griffiths studies was er een verhit debat over de identiteit van het genetisch materiaal. Veel vroege bewijzen impliceerden eiwitten als erfelijke moleculen. Griffiths experimenten met bacteriële transformatie leverden er wat opvan de vroegste gegevens die aantonen dat DNA het genetische materiaal is.

Bacteriën nemen extern DNA op door middel van transformatie. Transformatie vindt van nature plaats, maar wordt ook geïnduceerd in laboratoria - vaak om DNA te klonen. Om een specifiek gen te klonen, kunnen wetenschappers het gen invoegen in een plasmide, een circulair DNA-molecuul dat onafhankelijk kan repliceren. Het plasmide bevat vaak een antibioticumresistentiegen. Bacteriën nemen het plasmide op door middel van transformatie. Wetenschappers stellen de bacteriën vervolgens bloot aan antibiotica. Overlevende bacteriekolonies zouden het plasmide moeten bevatten omdat het plasmide een antibioticumresistentiegen bevat. DNA-analyse kan de aanwezigheid van het gen in het plasmide bevestigen. Bacteriekolonies met het gewenste gen planten zich voort en kunnen worden gebruikt om meer plasmiden of eiwitten te maken.

Waarom zouden bacteriën vreemd DNA opnemen? In tegenstelling tot seksueel voortplantende organismen, klonen bacteriën zichzelf in wezen. Deze voortplantingsmethode, binaire splitsing genaamd, biedt weinig mogelijkhedeneenheden voor genetische variatie. Hoewel mutaties enige diversiteit introduceren, zijn veel mutaties schadelijk. Door genen te delen door middel van transformatie, evenals door conjugatie en transductie, kunnen prokaryoten evolueren.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter