Informatie

Wat maakt DNA-sequenties biologisch het meest verschillend/herkenbaar?


We kunnen vrij eenvoudig het verschil in hoeveelheid tussen twee verschillende tekenreeksen/reeksen tekens kwantificeren. Als we bijvoorbeeld de woorden trebuchet en trebucket nemen, kunnen we zeggen dat ze een Levenshtein-afstand van 1 hebben (slechts één verschil in karakter-edit).

Vanuit een taalkundig perspectief is die afstand heel merkbaar, terwijl het verschil tussen compliment en complement veel minder is. Hoewel beide paren slechts één bewerking van elkaar verwijderd zijn (respectievelijk), zijn niet alle verschillen even goed te onderscheiden.

Wat is het biologische equivalent hiervan? als het gaat om DNA-bindende eiwitten en RNA's? Hoe identificeer ik welke DNA-sequenties meer herkenbaar van elkaar verschillen? Als we bijvoorbeeld een DNA-bindend eiwit nemen dat de sequentie TGCCTCGAA herkent, is de kans groter dat het verkeerd wordt herkend EENGCCTGGAA dan TGCCAGGAA (of vice versa) als doelsequentie?


Dit is nog geen vraag met een echt geaccepteerd antwoord, en komt nogal veel voor in b.v. studies van populatievariatie in transcriptiefactormotieven.

Gewoonlijk benaderen we de sequentievoorkeuren van een DNA-bindend eiwit met een positiegewichtsmatrix. Een gewichtsmatrix geeft u een score voor twee sequenties, dus de eenvoudigste manier om de relatieve bindingssterkten voor twee sequenties te kwantificeren, is deze scores te vergelijken. Je zou bijvoorbeeld ook de relatieve kansen kunnen vergelijken om de scores te krijgen onder een bepaalde achtergrondverdeling van scores, die aantoonbaar beter vergelijkbaar zou zijn tussen verschillende factoren.

De PWM-score (en andere manieren om sequentiespecificiteit te beschrijven) zijn slechts een benadering van wat u echt interesseert, namelijk de bindingsenergie die aan de interactie is gekoppeld. Als je gedetailleerd experimenteel bewijs hebt over hoe het eiwit bindt, zou je dat kunnen gebruiken, en er zijn enkele artikelen die modellen bouwen om het ook te benaderen op basis van PWM-scores. De realiteit is echter dat je alleen globaal kunt inschatten wat er in de cel gebeurt, vanwege de moleculaire crowding en de vele andere factoren die aanwezig zullen zijn op de chromatinevezel, dus het verschil in PWM-scores is vaak wat wordt gebruikt.

Het voorspellen van de impact van een bepaalde verandering in een niet-coderende DNA-sequentie is een moeilijk probleem. Soms krijg je een behoorlijke benadering, maar uiteindelijk probeer je biochemie te doen vanuit de eerste beginselen, en we zijn er nog niet.


DNA is een chemische stof en daarom worden de interacties bepaald door de vorm. Er is geen manier om naar een DNA-sequentie te kijken en alle gevolgen te kennen die het veranderen van een letter op zijn vorm zal hebben. Ik zou je kunnen vertellen dat het veranderen van de eerste twee of laatste twee letters van een intron zeer waarschijnlijk een splitsingsplaats zal vernietigen, maar je kunt in veel andere situaties geen harde en snelle voorspellingen doen over DNA-binding.


Psychologische perspectieven

Er zijn verschillende benaderingen in de hedendaagse psychologie.

Een benadering is een perspectief (d.w.z. visie) die bepaalde aannames (d.w.z. overtuigingen) over menselijk gedrag omvat: de manier waarop ze functioneren, welke aspecten ervan het bestuderen waard zijn en welke onderzoeksmethoden geschikt zijn om dit onderzoek uit te voeren.

Er kunnen verschillende theorieën zijn binnen een benadering, maar ze delen allemaal deze gemeenschappelijke veronderstellingen.

De vijf belangrijkste perspectieven in de psychologie zijn biologisch, psychodynamisch, gedragsmatig, cognitief en humanistisch.

Je vraagt ​​je misschien af ​​waarom er zoveel verschillende psychologische benaderingen zijn en of de ene benadering juist is en de andere verkeerd.

De meeste psychologen zijn het erover eens dat geen enkele benadering de juiste is, hoewel in het verleden, in de begindagen van de psychologie, de behaviorist zou hebben gezegd dat hun perspectief het enige echt wetenschappelijke perspectief was.

Elke benadering heeft zijn sterke en zwakke punten en voegt iets anders toe aan ons begrip van menselijk gedrag. Om deze reden is het belangrijk dat de psychologie verschillende perspectieven heeft op het begrijpen en bestuderen van menselijk en dierlijk gedrag.

Hieronder volgt een samenvatting van de zes belangrijkste psychologische benaderingen (ook wel perspectieven genoemd) in de psychologie.


De DNA-sonde wordt gebruikt om de aanwezigheid van het DNA of een gen in een monster te detecteren. 100 tot 10000 bp lange complementaire DNA-sequentie wordt gebruikt om de aanwezigheid van complementaire DNA-sequentie te detecteren.

Daartoe wordt de enkelstrengs probe eerst bereid door deze te denatureren en te gebruiken voor hybridisatie op het nitrocellulosepapier.

De DNA-probe kan ook chemisch worden gesynthetiseerd of worden bereid met behulp van de amplificatiemethode of met behulp van de cDNA-bibliotheek.

De DNA-sondes worden gebruikt voor detectie van het micro-organisme dat aanwezig is in een monster en voor DNA-kwantificering.

DNA-probes zijn de eerste keuze in de FISH-fluorescentie in situ hybridisatie waarbij probes direct op het chromosoom mogen hybridiseren.

De rekensoftware en high-end microscopen die werden gebruikt om de resultaten te detecteren.

TaqMan-sonde, schorpioensonde en moleculaire bakens zijn veelgebruikte DNA-sondes in de realtime PCR.


Bio-examen

een ruwe tijdlijn van wanneer soorten of groepen soorten van elkaar afweken in de evolutionaire geschiedenis
welke soorten zijn evolutionair verder gevorderd dan andere soorten?
hoe lang soorten of groepen soorten van elkaar afwijken?
de geografische nabijheid van soorten tot elkaar

Deel B
In een standaard evolutionair boomdiagram zijn twee organismen die naast elkaar verschijnen aan de rechterkant van het diagram __________.

2. Een wetenschappelijke theorie is een idee van hoe de wereld werkt, ondersteund door bewijs uit veel verschillende gebieden.

3. Omdat speciale schepping een bovennatuurlijke gebeurtenis vereist die niet aan de natuurwetten gehoorzaamt, is het geen wetenschappelijke hypothese.

4. Alle bekende organismen met DNA, dezelfde genetische code en biochemische overeenkomsten zijn bewijs voor één gemeenschappelijke voorouder

5. De leeftijd van een fossiel kan worden bepaald door radiometrische datering fossiele resten geven anatomische informatie over oudere organismen die vergelijkbaar zijn met moderne organismen.

De meeste wetenschappers, waaronder Darwin, dachten dat elke soort speciaal door God in zijn huidige vorm was geschapen en in de loop van de tijd niet veranderde.
De meeste wetenschappers dachten dat soorten in hun huidige vorm waren geschapen en onveranderlijk waren, maar Darwin geloofde in een natuurlijke oorsprong van soorten.
De meeste wetenschappers dachten dat soorten het product waren van natuurlijke processen, maar Darwin had andere ideeën.
De meeste wetenschappers, waaronder Darwin, dachten dat soorten het product waren van natuurlijke processen en in de loop van de tijd veranderden.

Deel B
Welke waarnemingen brachten Darwin ertoe om een ​​verband te leggen tussen uitgestorven en levende dieren?
Selecteer alles wat van toepassing is.

Schildpadden van verschillende Galapagos-eilanden hebben verschillende schelpen.
De benige schelpen van gordeldieren leken op de schelpen van oude Glyptodon-fossielen.
Birdwing-vlinders werden overal in de Maleisische archipel gevonden, maar de soorten verschilden enigszins van eiland tot eiland.
Spotvogels van verschillende Galapagos-eilanden hadden subtiele, consistente verschillen.
De gefossiliseerde overblijfselen van gigantische luiaards werden gevonden op plaatsen waar nu kleinere luiaards leven.
Vogelfamilies zijn geografisch geclusterd: kaketoes in de Maleisische archipel en Australië, ara's en kolibries in Amerika.

Deel C
Na zijn reis op de HMS Beagle maakte Darwin deze inmiddels beroemde schets in zijn notitieboekje. Welke ideeën vertegenwoordigt het?

Een schets gemaakt door Darwin. Een lijn met het label 1 vertakt zich in drie takken. Deze takken splitsen zich ook, enzovoort. Afstammelingen van elk van de eerste takken zijn samengesteld uit een groep gelabeld van A tot D.

Alle soorten zijn met elkaar verbonden in een "stamboom."
Soorten zijn constant en onveranderlijk in hun huidige vorm.
Soorten zijn het product van een speciale schepping door God en niet onderworpen aan natuurwetten.
Alle soorten zijn met elkaar verbonden door gemeenschappelijke voorouders.
Soorten stammen net zo natuurlijk af van andere soorten als kinderen van ouders komen.

Deel D
Darwin en Wallace kwamen onafhankelijk van elkaar tot dezelfde conclusie dat soorten in de loop van de tijd veranderen. Welke observaties ondersteunden hun conclusies?
Selecteer alles wat van toepassing is.

De gefossiliseerde overblijfselen van gigantische luiaards waren vergelijkbaar met de kleinere, levende luiaards die Darwin tegenkwam.
Schildpadden van verschillende Galapagos-eilanden hebben verschillende schelpen.
Spotvogels van verschillende Galapagos-eilanden hadden subtiele, consistente verschillen.
Birdwing-vlinders werden overal in de Maleisische archipel gevonden, maar de soorten verschilden enigszins van eiland tot eiland.
Vogelfamilies zijn geografisch geclusterd: kaketoes in de Maleisische archipel en Australië, ara's en kolibries in Amerika.
De benige schelpen van gordeldieren leken op gefossiliseerde schelpen van de uitgestorven Glyptodon.

Deel E
Wat concludeerde Wallace toen hij zag dat de botten in zeekoeienvinnen lijken op de botten in een menselijke arm en hand?

Er is een afbeelding van een voorste ledemaat van een lamantijn met zijn skelet. Het skelet van de ledemaat is vergelijkbaar met de menselijke onderarmstructuur.

Zeekoeien gebruiken hun vinnen zoals mensen hun handen gebruiken.
Manatee vingerbotten moeten een belangrijke functie hebben, noodzakelijk voor het overleven van het dier.
De arm- en vingerbotten van zeekoeien zijn het bewijs dat zeekoeien een gemeenschappelijke voorouder delen met landzoogdieren.
Zeekoeien zijn speciaal gemaakt in hun huidige vorm, inclusief de arm- en vingerbotten in hun vinnen.

Deel F
Terwijl Wallace door de Maleisische archipel reisde, merkte hij op dat de westelijke eilanden placentale zoogdieren hadden, zoals apen. De oostelijke eilanden hadden buideldieren, zoals kangoeroes. Hoe verklaarde Wallace deze distributie?

Een kaart van de Maleisische archipel met de verspreiding van placentale en buideldieren. De buideldieren zoals kangoeroes bevinden zich aan de rechterkant van de kaart. De placentale zoogdieren bevinden zich aan de linkerkant van de kaart. De eilanden aan de linkerkant van de kaart liggen dichter bij Azië, terwijl de rechtereilanden dichter bij Australië liggen.

God schiep speciaal apen op de ene eilandengroep en kangoeroes op de andere.
Apen en boomkangoeroes strijden tegen elkaar en kunnen niet samenleven.
De westelijke eilanden waren ooit verbonden met Azië en de oostelijke eilanden waren verbonden met Australië. De eilanden waren nooit met elkaar verbonden geweest.
Buidel- en placentale zoogdieren leven in verschillende habitats. Apen konden alleen overleven op de westelijke eilanden en kangoeroes op de oostelijke eilanden.

Deel G
Darwin en Wallace deden onafhankelijke waarnemingen in verschillende delen van de wereld. Welke uitspraken zijn waar?
Selecteer alles wat van toepassing is.

B. De benige schelpen van gordeldieren leken op de schelpen van oude Glyptodon-fossielen.
De gefossiliseerde overblijfselen van gigantische luiaards werden gevonden op plaatsen waar nu kleinere luiaards leven.

C. Alle soorten zijn met elkaar verbonden in een "stamboom".
Alle soorten zijn met elkaar verbonden door gemeenschappelijke voorouders.
Soorten stammen net zo natuurlijk af van andere soorten als kinderen van ouders komen.

E. De arm- en vingerbotten van lamantijnen zijn het bewijs dat lamantijnen een gemeenschappelijke voorouder delen met landzoogdieren.

F. De westelijke eilanden waren ooit verbonden met Azië en de oostelijke eilanden waren verbonden met Australië. De eilanden waren nooit met elkaar verbonden geweest.


Designer-genen en het DNA om ze te maken

Ik hoorde onlangs fascinerende en synergetische 'innovatieverhalen' van de CEO's van twee biotechbedrijven. Eén organisatie, Arzeda, gebruikt computers om genen te ontwerpen voor enzymen en routes waarbij meerdere enzymen betrokken zijn. De andere, Gen9, is gespecialiseerd in het zeer efficiënt en nauwkeurig maken van lange strengen DNA - in dit geval het DNA dat codeert voor die 'designergenen'. Op het BIO Wereldcongres over industriële biotechnologie van vorige week kondigden deze twee bedrijven een partnerschap aan dat een voorbeeld is van de verbazingwekkende vooruitgang die is geboekt op het gebied dat 'synthetische biologie' wordt genoemd.

We staan ​​er niet vaak bij stil, maar enzymen zijn cruciaal voor ons leven. Enzymen zijn eiwitten die door alle levende wezens worden geproduceerd en die essentiële chemische reacties mogelijk maken. Ons eigen lichaam maakt duizenden verschillende enzymen aan die alles doen, van ons helpen de energie en voedingsstoffen uit ons voedsel te halen tot ons te beschermen tegen natuurlijke gifstoffen. Als mensen hebben we ook geleerd hoe we de unieke krachten van enzymen die door veel andere levende wezens worden gemaakt, kunnen benutten.

Lang geleden kwamen mensen erachter hoe ze gemoute gerst konden gebruiken bij de productie van bier. Dat is een krachtige bron van enzymen die helpen bij het mobiliseren van de componenten in granen die nodig zijn voor fermentatie. Enzymen in een product dat "stremsel" wordt genoemd, zijn van cruciaal belang voor het maken van kaas. Diverse toepassingen van enzymen werden ontwikkeld lang voordat iemand wist wat enzymen waren of hoe ze werkten. Wetenschappers hebben sindsdien allerlei zeer bruikbare enzymen ontdekt. Sommige enzymen die we gebruiken zijn afkomstig van gewone organismen en sommige zijn gemaakt door 'extremofielen'-microben die zijn aangepast om in ongewoon ruwe omgevingen te leven. We zijn echter niet langer beperkt tot de enzymen die we ergens in de natuur kunnen vinden.

Door de vooruitgang in computermodellering en moleculaire biologie kan iemand die een waardevoller product wil maken nu tegen Arzeda zeggen: "Ik wil uitgangsmateriaal X nemen en dit efficiënt omzetten in materiaal Y of Z." De computer zal met voorgestelde ontwerperenzymen komen, een taak die wordt uitgevoerd door Arzeda's software Scylax TM met behulp van computermodellen die oorspronkelijk zijn ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Washington en verder zijn verbeterd door Arzeda tot een industrieel computerprogramma voor eiwitontwerp dat het bedrijf Archytas TM noemt. Zoals elk nieuw enzym worden deze kandidaten tegelijkertijd vergeleken met databases om er zeker van te zijn dat ze niet lijken op bekende allergenen of eiwittoxines. Alle nieuwe enzymen doorlopen deze en andere rigoureuze regelgevende stappen.

Als het enzym eenmaal is ontworpen, maakt de computer de DNA-sequenties die nodig zijn om te coderen voor de nieuwe eiwitten. De computer kan zelfs de DNA-sequentie-alternatieven kiezen die het beste werken in termen van de "codonvoorkeuren" van de specifieke organismen. Dit is logisch omdat zowel regelgevers als procesingenieurs grote voordelen zien in het kunnen laten werken in bekende, 'werkpaard'-organismen, zoals bepaalde gisten, bacteriën en algen.

Deze DNA-"instructies" worden vervolgens aan Gen9 gegeven, meestal inclusief verschillende variaties. Die DNA-variaties worden vervolgens geproduceerd en naar de klant gestuurd voor testen in het specifieke organisme. Gen9 heeft een technologie, het BioFab ® -platform genaamd, die het "printen" van enorme variaties van DNA vanaf de grond af, snel en kosteneffectief mogelijk maakt. Dit in tegenstelling tot moeizame "knip- en plak"-technieken die wetenschappers traditioneel hebben gebruikt om verschillende DNA-sequenties samen te stellen van wat er in de natuur bestaat. Met deze nieuwe technologie is het nu goedkoop genoeg om meerdere versies te bouwen en te testen om te ontdekken wat het beste werkt.

Het klassieke lied van Arlo Guthrie had het beroemde refrein: "Je kunt alles krijgen wat je wilt, bij Alice's Restaurant." Dat was in 1967, vijf jaar voordat genetische manipulatie begon en toen computers primitief waren. Nu, 50 jaar later, is het misschien niet Alice's Restaurant, maar als het gaat om DNA en enzymen, kunnen we vrijwel 'alles krijgen wat we willen'. Ik kijk ernaar uit om te horen over de creatieve toepassingen van deze geavanceerde tools op het gebied van voedsel, diervoeder, brandstof en materialen.


Gregor Mendel (1822-1884): moderne genetica

De buitengewone bijdrage van Gregor Mendel kreeg pas lang na de dood van de monnik de erkenning die het verdiende. Hij gebruikte erwten om de wetten van genetische overerving te ontdekken en aan te tonen, waarbij hij de termen 'dominante' en 'recessieve' genen bedacht. De wetten werden herontdekt aan het begin van de 20e eeuw en vormden het mechanisme voor het ontstaan ​​van Darwins theorie van natuurlijke selectie. De twee theorieën vormen samen ons huidige begrip van het evolutionaire proces.


Home > Cultuur > Kunst & Design

Installatiestuk "DNA Landscape" van mediakunstenaar Lee Lee-nam wordt tentoongesteld in de tentoonstelling &PrimeThe Breath of Life van Savina Museum.&Prime Het schrift op de muur is overgenomen uit klassieke gedichten uit het verleden, terwijl kleine letters met Lee's DNA-informatie sneeuw naar beneden. [SAVINA-MUSEUM]

"Wie ben ik?" — Die vraag kwelt mediakunstenaar Lee Lee-nam, die deze probeert te beantwoorden met behulp van twee schijnbaar onverenigbare gebieden: biologie en kunst.

Lee's nieuwste solotentoonstelling opent op woensdag in het Savina Museum, Eunpyeong District, Noord-Seoul, en loopt tot 31 augustus. "The Breath of Life" bevat 21 stukken, meestal video's, met sommige werken vergezeld van spiegels of andere relevante rekwisieten, zoals als boeken. De meeste werken volgen Lee's iconische methode om te lenen van klassieke Koreaanse werken en deze om te zetten in digitale video's. Ze duiken ook in Lee's nieuwste poging om de wortel van het zijn te verkennen.

Lee werd geboren in 1969 en begon aanvankelijk als beeldhouwer na zijn afstuderen aan de Chosun University in Gwangju. In 1997, toen hij kunstanatomie doceerde aan de afdeling animatie van de Sunchon National University, maakte hij kennis met de wereld van bewegende kunst en digitalisering. Met zijn methode om klassieke werken te gebruiken, ze te digitaliseren en nieuwe geanimeerde elementen toe te voegen, werd Lee al snel erkend als een pionier op het gebied van animatiekunst in Korea.

Hoewel Lee zich niet beperkte tot Koreaanse of Aziatische schilderijen, zijn zijn beroemdste werken gebaseerd op klassiekers uit de oosterse kunst, zoals de "2009 New Winter in Miniature" (2009), die een afbeelding nam van "Sehando (Winter Scene) ” door schilder Kim Jeong-hui gemaakt tijdens het Joseon-tijdperk (1392-1910), en “Early Spring Drawing-Four Seasons 2” (2011), herschapen van “Early Spring” (1072) door Guo Xi van de Song-dynastie (960 -1279). De werken werden herboren door Lee, met het weer veranderd of moderne componenten zoals vliegtuigen of kabelbanen toegevoegd. Veel van de werken in de tentoonstelling "The Breath of Life" gaan verder in deze lijn, waar scènes uit de oosterse kunst een nieuw leven krijgen in het digitale rijk.

"Early Spring Drawing-Four Seasons 2" (2011) van Lee Lee-nam, links, is nagemaakt van "Early Spring" (1072) door Guo Xi van de Song-dynastie (960-1279). [LEELEENAM STUDIO, CHINA ONLINE MUSEUM]

"2009 New Winter in Miniature" (2009) door Lee Lee-nam, top, nam geleend van "Sehando (Winter Scene)" door schilder Kim Jeong-hui gemaakt tijdens het Joseon-tijdperk (1392-1910). [LEELEENAM STUDIO, CULTUREEL ERFGOEDBEHEER]

Het eerste meest voor de hand liggende element dat is toegevoegd, is het beeld van neerdalend water, waarmee de hele tentoonstelling begint. "The Breath of Life" begint met een 6,8 meter hoog videokunstwerk getiteld "Waterfall Turned into a Poem", dat op het eerste gezicht lijkt op een waterval met drie uitstekende rotsen die het pad van het water belemmeren. Maar het is geen water dat stroomt, maar karakters die 10.000 jaar geleden in Azië zijn gebruikt, en de rotsen zijn eigenlijk boeken, om te laten zien hoe de geschiedenis stroomt, maar delen ervan bouwen zich op bepaalde punten op - zoals de karakters die zich boven de boeken.

Andere werken gebruiken het beeld van aflopende letters, maar bij nadere inspectie blijkt dat de letters een herhaling zijn van alleen A, C, G en T. Het zijn symbolen van de nucleïnezuursequentie van menselijk DNA. Een DNA-molecuul bestaat uit vier basen: Adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T). Adenine paren met thymine en cytosine met guanine. De volgorde van deze basen in een DNA-molecuul is wat een gen wordt genoemd, en het draagt ​​onze genetische code.

"Het westerse modernisme baseert zich op rede en rationaliteit, maar de hele wereld is op zijn kop gezet en uiteengevallen vanwege één virus", zei Lee maandag tegen de lokale pers. “Ik ben de afgelopen jaren twee keer in China geweest, wat in totaal 10 weken quarantaine betekende. Nadat ik al die tijd alleen had doorgebracht, moest ik terugkijken op mijn leven en mezelf afvragen waar ik in kon geloven om de rest van mijn leven door te gaan. Dat leidde tot de vraag wie ik ben en wat mijn roots zijn.”

Lee's vraag begon met het in kaart brengen van zijn genen door het G+FLAS Life Sciences biotech-lab van de Seoul National University. Het resultaat kwam terug in een complexe combinatie van de vier letters, A, C, G en T, die hij uit elkaar haalde en in een willekeurige volgorde herschikte om ze op het scherm te laten regenen. In combinatie met de beelden uit het verleden laat Lee zien hoe wij als individuen in de wereld bestaan ​​als een verzameling data en bijdragen aan het nieuw leven inblazen van de geschiedenis, die met de tijd meegaat.

De tentoonstelling "The Breath of Life" begint met een 6,8 meter hoge video-installatie "Waterfall Turned into a Poem" van Lee Lee-nam, die de stroom van geschiedenis en tijd visualiseert door personages die in de geschiedenis zijn gebruikt te laten stromen als een waterval. [SAVINA-MUSEUM]

Lee noemde de drang om de kern van zijn wezen te vinden in een deel van een historisch literair werk getiteld "The Twenty-Four Categories of Poetry" van Sikong Tu (837-908) van de Tang-dynastie (618-907). Een regel uit het werk luidt: "Ontsnap aan de grenzen van de blootgestelde vorm en grijp de essentie van het zijn met de hand. Als [iemand] niet te hebzuchtig is, dan zal er genoeg genomen worden.” Samen met de nieuwste biologische technologie probeert Lee voet aan de grond te krijgen in de context van de geschiedenis.

In een videokunstwerk getiteld 'Early Spring-Lee Lee Nam DNA' bijvoorbeeld, gebruikte de kunstenaar de resultaten van zijn genoommapping zodat elke letter van de ACGT-sequentie langzaam als sneeuw op het scherm valt. Sommige stapelen zich op terwijl andere oplossen, en de opeenhoping van sneeuw laat het beeld van een landschap van "Early Spring" door Guo Xi achter. Het werk wordt afgespeeld op een LCD-scherm, dat "de hoeveelheid informatie in het videobestand niet goed kan verwerken" en waardoor de letters eruitzien alsof ze een spoor achterlaten als ze uit de lucht vallen. Hij was niet van plan om dit te laten gebeuren, maar vond het des te beter.

"We leven ons leven vast in een lichaam dat we 'ik' noemen, maar we kunnen onszelf nooit echt onder ogen zien. Zichzelf zien betekent de beelden en informatie om 'mij' heen waarnemen, maar niet de hele werkelijkheid', zegt Lee. Hij voegde eraan toe: "Dus de manier waarop de letters een spoor achterlaten, is zoals hoe we een spoor achterlaten terwijl we ons leven voortzetten en dat bouwt zich op om het landschap om ons heen te veranderen."

Kunstenaar Lee Lee-nam poseert voor zijn installatiekunstwerk &PrimeReversed Light,&Prime dat het Chinese karakter myeong (licht) laat zien en zijn schaduw die in de richting van het licht beweegt, in plaats van andersom, zoals het hoort Actie. [SAVINA-MUSEUM]

&PrimeHuman, Nature, Cycle and Family&Prime door Lee Lee-nam toont de DNA-informatie van verschillende mensen die als sneeuw vallen om het beeld van Guo Xi's &PrimeEarly Spring op te bouwen en te vervolledigen.&Prime [SAVINA MUSEUM]

Het samenspel van het individu en de wereld was ook de reden waarom hij voor deze tentoonstelling vaak spiegels gebruikt. Ze bedekken de hele muur voor het installatiestuk 'DNA Landscape', terwijl 'A Series of Silhwaillyul' bestaat uit vier spiegels die zijn beschilderd met acryl om iconische oosterse kunstschilderijen na te bootsen, waaronder 'Early Spring'. "The Rise of Roots" gebruikt vijf spiegels, maar is bedrukt met de DNA-resultaten van hemzelf en zijn familieleden.

"De bezoekers zien zichzelf in het werk en dat maakt de hele ervaring compleet", zei Lee.

Savina Museum is geopend van 10.00 tot 18.00 uur. en sluit elke maandag. De toegang is 7.000 gewonnen ($ 6,27) voor volwassenen en 5.000 gewonnen voor kinderen en tieners. Stap uit bij Yeonsinnae Station, lijn nr. 3 afrit 3, neem bus nr. 701, 720 of 7211 en stap uit bij bushalte Pokpo-dong. Bel voor meer informatie (02) 736-4371 of bezoek savinamuseum.com.

DOOR YOON SO-YEON [[email protected]]


Opmerkingen:

In klassieke modale logische rekeningen is een voorwaardelijke verklaring mogelijk, maar niet noodzakelijk (d.w.z. de ontkenning van de verklaring is ook mogelijk).

Zie ook Huber (2017), die een formeel rigoureuze en uitgebreide presentatie van het Dennetiaanse raamwerk tot biologische mogelijkheid ontwikkelt door gebruik te maken van hulpmiddelen uit de modale logica.

Wong (2020) geeft een gedeeltelijk vergelijkbare analyse van de wensen van evolutionaire noodrekeningen.

Wong (2019) bespreekt expliciet de bronnen van evolutionaire eigenaardigheden, dat wil zeggen gevallen waarin natuurlijke evolutie niet meer dan eens dezelfde vorm (zoals het vogelbekdier) genereert. We achten deze analyse ook van toepassing op een aantal niet-gerealiseerde mogelijkheden. Een extra voor de hand liggende bron van "niet-gerealiseerde mogelijkheden" is suboptimaliteit: gevallen waarin natuurlijke evolutie geen resultaat oplevert omdat er tegen wordt geselecteerd.

Momenteel zijn echter echte nieuwe synthetische organismen alleen bereikt in de microbiologie door de manipulatie van bacteriën (Gibson et al., 2010) en gist (Richardson et al., 2017). Afgezien van enkele extreme vormen van protocel-engineering (Solé et al., 2007), werkt vrijwel alle synthetische biologie met een select aantal reeds bestaande laboratoriumorganismen.

Naast fundamentele wetenschappelijke doeleinden, wordt vermindering van complexiteit vaak ook gemotiveerd door de wens om organismen gemakkelijker te engineeren te maken (Porcar & Peretó, 2016). Dit omvat de pogingen om een ​​toolkit met goed gekarakteriseerde onderdelen voor het rationele ontwerp te maken, die we in Sect. 4.

Het onderscheid tussen structureel en functioneel herontwerp is niet categorisch. Kunstmatige genetische codes worden bijvoorbeeld vaak niet alleen gebouwd om de bestaande codemapping te herprogrammeren, maar ook om deze uit te breiden tot buiten de 20 canonieke aminozuren die in de natuur worden gevonden.

Dennett noemt dit soort situaties gedwongen bewegingen in ontwerpruimte (Dennett, 1995: 129).


De CRISPR-revolutie en de democratisering van genbewerking

Cglans-Rregelgevend-ltussenruimte-short-palindroom-Repeats (kortweg CRISPR) zijn genetische sequenties in bacteriën en archea die tot de laatste 5 jaar een beetje in mysterie waren gehuld, toen wetenschappers eindelijk ontdekten wat ze aan het doen waren en, nog belangrijker, hoe ze het deden.

Om CRISPR te begrijpen, moet je diep gaan en nadenken over de wereld waarmee een bacterie wordt geconfronteerd als een eencellig organisme, niemand is hier om je te helpen je DNA door te geven, dus jij hebt de leiding over je eigen overlevingssucces. Stel je nu voor dat je wereld vol zit met dingen als virussen en fagen, waarvan het enige doel is je te kapen en je te dwingen miljoenen kopieën ervan te maken, in je eigen nadeel. Natuurlijk zou je een verdediging willen ontwikkelen tegen deze indringers, dieren hebben bijvoorbeeld een immuunsysteem met een hele reeks gespecialiseerde 'politie'-cellen die binnendringende vreemde genetische elementen herkennen en onthouden en geïnfecteerde cellen verwijderen.

Als een enkele bacterie ben je echter alleen, en je kunt jezelf niet opofferen voor het grotere goed elke keer dat iets je kaapt, moet je een mechanisme ontwikkelen dat ervoor zorgt dat je nakomelingen die binnendringende elementen herkennen en kunnen bestrijden.

CRISPR-Cas-systemen zijn precies de antwoorden die bacteriën hebben ontwikkeld om binnendringende elementen aan te pakken, daarom noemde bioloog ze bacteriële adaptieve immuunsystemen.

Wat ze doen is in feite een klein monster nemen van de genetische code van de indringer en deze opslaan in de CRISPR-repeats (kleine stukjes speciaal DNA). Je kunt het zien als het genereren van een 'database' voor monsters van gevaarlijk binnenvallend DNA, een zwarte lijst voor terroristen. Ze gebruiken dan CRISPR-alsgeassocieerde (“Cas”) eiwitten (die endonucleasen zijn) om de zwarte lijst te lezen en alle sequenties die erop lijken te verwijderen (=vernietigen), waardoor immuniteit wordt verkregen tegen de binnendringende genetische elementen.

Evolutie kan soms best netjes zijn. Verbazingwekkender is dat dit systeem zo echt efficiënt en gemakkelijk is in het gebruik van "DNA-monsters" om endonucleasen naar hun doelen te leiden, dat wetenschappers hun functies kunnen gebruiken om te ontwerpen programmeerbare targetingsystemen iets dat technisch erg moeilijk was en helemaal niet schaalbaar.

Een programmeerbaar targetingsysteem voor DNA is zoiets als de natte droom van elke bioloog.

Om het in meer herkenbare termen uit te leggen, stel je het genoom voor als een bibliotheek vol boeken die na een aardbeving op de grond liggen. Met het menselijk genoomproject pakte bioloog elk boek op, categoriseerde het en maakte er uiteindelijk een digitale kopie van, wat meer dan 15 jaar duurde. Toen we de bibliotheek weer hadden samengesteld, stonden we voor het volgende probleem: vertalen. Voor veel delen van het genoom hebben we nog steeds een onvolledige vertaling van de woorden en we werken er hard aan om de hiaten op te vullen. Een groot probleem bij het vertalen is het feit dat we altijd moesten proberen een woord binnen dezelfde context te begrijpen, en niet in staat waren het te vervangen door een ander om te zien of de zin nog steeds klopt, of om een ​​nieuwe betekenis te genereren. Zelfs het verwijderen van één woord om te controleren wat er met de massage gebeurt, was ongelooflijk arbeidsintensief, letterlijk jaren. Sommige woorden waren zelfs niet toegankelijk. Met de CRISPR-technologie zou in theorie elke middelbare scholier kunnen worden geleerd om elk woord dat hij wil te kopiëren en plakken, waardoor deze gecompliceerde onderneming voor een breed publiek van enthousiastelingen toegankelijk wordt.

Om de zaken in perspectief te plaatsen: sinds het begin van het genoomtijdperk in 2002 is de biologie aan het verschuiven van experimentele wetenschap naar informatietechnologie. De biologie groeit tegenwoordig, net als informatietechnologie, exponentieel in de hoeveelheid gegevens die we kunnen genereren en de rekenkracht die nodig is om deze te analyseren. Met het begin van het genoomtijdperk leerden we langzaam hoe we biologie konden lezen (hoewel we niet noodzakelijk alles begrijpen wat we lezen), maar nu met de ontwikkeling van CRISPR-systemen, leren we hoe we alles wat we lezen kunnen kopiëren en plakken . "Kopiëren en plakken" in de biologie wordt genoombewerking genoemd, het betekent in feite: we hoeven niet als vanzelfsprekend aan te nemen wat evolutie heeft geschreven, we kunnen aanpassingen maken:

  • verwijder gemakkelijk genen en onderzoek wat er gebeurt
  • correcte genetische mutaties (bijv. genezing van sikkelcelziekte of de ziekte van Huntington)
  • bepaalde delen (genen) van de ene soort kopiëren en invoegen in een andere (bijvoorbeeld het produceren van virusresistente gewassen)
  • schrijf iets nieuws en onderzoek wat het doet

Veel mensen denken dat deze eeuw de eeuw van de biologie zal zijn, met de democratisering van genome editing, het voor twee studenten en een slim idee mogelijk zal zijn om het volgende biotechbedrijf van meerdere miljarden dollars in hun garage te starten.

Er zijn echter sterke politieke krachten die pleiten voor genome editing, waarbij ze meestal holle zinnen gebruiken als "Wetenschappers spelen god", "Doomsday is coming" of iets dergelijks, wat polariserend is en niet waar. Dat wil niet zeggen dat er geen gevaren zijn in nieuwe technologieën, in feite breidt bijna elke belangrijke nieuwe technologie de beschikbare mogelijkheden en dus potentiële gevaren uit. Elke discussie moet echter gebaseerd zijn op feiten en niet op irrationele noties, argumenten gewogen op basis van bewijs en niet op beroep. Wat betreft genoombewerking:

Het is belangrijk om te vermelden dat we door de eeuwen heen wat genome editing deden en altijd hebben gedaan via zaken als selectief fokken of kruisingen tussen soorten.

Any crop or fruit in use today is the product of selection, of farmers always picking the seeds of the sweetest fruits, or most yielding weeds, to sow these seeds for the next harvest, slowly generating “super” fruits like apples or oranges or weeds like corn. The same is true for our loved pets all dog and cat breeds have been domesticated over centuries and have little to do with their initial ancestors. Now I do not want to join the politically charged GMO debate, but one thing has to be clear:

Every pet, crop, fruit that is dear to us today is a GMO, a genetically modified organism, produced in the past.

If we understand this fact, then it will be easier to have a more informed perspective on the good and bad aspects of genome editing technology. Straight-out condemning a method, instead of scrutinizing the individual case, is reckless, especially in light of overwhelming evidence that the benefits outweight by far the detriments. That is all I will say about this for now.

In summary, the advance of the CRISPR technologies provides a more precise (thus safer), cheaper and easier (by orders of magnitude) and more powerful way to change biology than anything we have seen so far. Until synthetic biology reaches a level of sophistication equivalent to writing/programming genomes, CRISPR technologies are here to stay.


Graduate Courses

The course begins with a review of the current research techniques used to examine the biology of eukaryotic cells and then covers seminal discoveries in the areas of cell cycle regulation, DNA, and RNA tumor virology, growth factors and their receptors, signal transduction and oncogenes. For all topics, an emphasis is placed on the molecular mechanisms governing growth regulation and how alterations in these mechanisms can give rise to disease states such as cancer. Reading of both historical and current primary literature is required as a supplement to a course textbook.

This course is designed primarily for students interested in professional careers in which a knowledge of molecular biology, as it pertains to growth control and human cancer, would be useful. There are three scheduled guest lecturers, each of whom presents a seminar on a current cancer research topic in their laboratory.

The principles of protein three-dimensional structure are examined. The course is divided into "theoretical" and "application" sections. In the theoretical section, general principles of protein structure are discussed in detail. In the application section, the structural principles learned in the first part of the course are applied to particular protein systems. Topics covered in the theoretical section of the course include: covalent structure of proteins protein secondary, tertiary and quaternary structure physical forces influencing protein structure protein surface areas and internal packing internal motion in protein molecules protein folding comparison of protein primary and prediction of tertiary structures and structural features of integral membrane proteins.

Students use computer graphics to visualize the principles of protein architecture that are described in class, to take quizzes, and to do homework assignments.

A detailed consideration of several of the following topics from the primary literature: function and regulation of central metabolic routes mechanisms controlling intercellular signaling and differentiation transport and secretion specialized metabolism, including photosynthesis, methanogenesis and microbial alternative energy production evolution and interaction of regulatory systems.

The course emphasizes metabolic features that are common for all bacteria or for large groups of organisms and is intended for students in many different departments who need an understanding of bacterial physiology. A major section of the course revolves around genomics and high-throughput techniques such as transcriptomics, proteomics and next-generation sequencing. As part of this section, students are taught how to use free, web-based computer software that is available for finding and analyzing such information.

This is an advanced undergraduate course on bacterial pathogenesis. Topics will include basic principles of the infectious process, infectious agents, mechanisms of pathogenesis, technologies for studying bacterial pathogens, and genomics of human bacterial pathogens. Reading assignments will be from course textbook and scientific literature.

This course will provide an overview of the modern day drug discovery pipeline process and an in-depth look at the basic biology, structure, and mechanisms-of actions behind currently marketed therapeutics. The course will start with a historical account of the discovery of natural product drugs such as aspirin and penicillin and will then venture into the modern day era of the drug discovery pipeline with an emphasis on the principles of target selection, assay development, high-throughput screening and structure-based drug design. We will explore different classes of antibiotics, antiviral, and anti-cancer drugs and their targets including small molecule drugs and modern biologics-based drugs.

BIOL 53700 is an introductory course intended for graduate and senior undergraduate students interested to learn why we do not die from a common cold and why you cannot always give a kidney to your best friend. This course will define the role of the immune system in fighting infection, its potential to prevent cancer, and describe how through the use vaccines people can avoid these illnesses. We will also discuss the other side of the immune system, the one causing problems, such as autoimmunity, allergy, and transplant rejection.

From Alzheimers and Parkinsons disease to stroke and neurotrauma, neurological disease and injury present some of the most debilitating and intractable medical problems. Recent progress in molecular neuroscience has begun to reveal the mechanisms of several human neurological diseases and to suggest potential therapies. Biology 538 explores topics in basic cellular, molecular and developmental neuroscience and their connections to neural disease and injury. Readings are derived from the current literature.

Advanced bacterial genetics, with emphasis on the use of genetics as a powerful and creative intellectual activity that enables us to discover biological functions and to construct new organisms by the manipulation of DNA. Major topics include mutations, genetic selections, recombination, regulatory mechanisms, genomic evolution.

In this five-week module, students will study laboratory methods in electrophysiology by focusing on membrane potential, action potentials and their propagation, and neuromuscular transmission. Students will be introduced to the theory and use of amplifiers, electrodes, data collection and analysis.

The course will cover a small number of topics in which there has been extensive recent research and emphasizes the physiological responses made by microorganisms to their environment. The topics include the adaptations made to nutrient limitation and starvation, microbial utilization of xenobiotic compounds, techniques to measure microbial activities in natural environments, metabolic interactions between microbes and other organisms, and the interdependence of microbial, physical, and chemical factors in aquatic ecosystems. Bacteriophage and their role in the environment will also be addressed. Reading assignments will be made from review articles and primary research articles relevant to the topics. There will be several class projects that will use molecular methods for evaluating bacterial community structure and the use of bioluminescent organisms for in situ monitoring of microbial physiology and nutrient bioavailability.

Eukaryotic Molecular Biology will be a general survey course intended for advanced undergrads and beginning grad students. The course will draw upon examples from the plant, animal, and fungal kingdoms, and will familiarize students with the basic principles of molecular biology analyses as they apply to eukaryotic organisms. By the end of the course students should have knowledge of these molecular processes and should be able to design and analyze experiments dealing with these topics. This is not a first course in molecular biology. Recommended BIOL 41500

This course is an investigation into the role of hormones in regulating physiological and biochemical processes. An experimental approach to a variety of topics is emphasized. Topics include: hormone structure and mechanism of action and the role of hormones in regulating homeostasis, growth, development, and reproduction.

Overview of the structure and function of neural systems including those involved with motor, somatosensory, visual, auditory, learning, memory, and higher cortical processes. Molecular and cellular aspects of neural function are integrated with discussion of relevant neuroanatomy. Background in cell biology, psychobiology, physiology or anatomy is recommended. Typically offered Spring.
3.000 Credit hours

Accumulation of biological data, such as genome sequences, protein structures and sequences, metabolic pathways, opened up a new way of research in biology - bioinformatics. Through the survey of the various active research topics in bioinformatics, in this course we will learn bioinformatics databases, tools, and algorithms behind these tools. Special emphasis is placed on protein sequence and structure analyses. Covered topics will include methods for protein sequence comparison, protein structure comparison, protein structure prediction/modeling, protein docking prediction, protein function prediction, and protein network analysis.

The course explores evolution as a basic concept of the biological sciences and examines current methods of experimentation within the area, as well as evidences for and possible mechanisms of evolutionary change.

This online course will help students deepen their understanding of evolutionary concepts, develop instructional strategies, and address obstacles in the teaching of evolution. Students who successfully complete this course will know: (1) The nature of scientific processes, (2) The value and limitations of scientific process, (3) The scientific use of terms such as fact, law, theory, and hypothesis, (4) How multiple forms of evidence are used to test theories, (5) Applications of scientific processes in different situations, and (6) Understand how and why evolution is a cornerstone of biology. The students will (a) Explore teaching methodologies, and address obstacles to teaching evolution (b) Examine how student misconceptions about evolution can be raised and addressed, (c) Understand how assessment strategies are integrated into inquiry-based science lessons, (d) Examine how questions facilitate diverse student thinking about and discussion of science, (e) Identify what it takes to develop a respectful, productive science learning environment, and (f) Understand legal and professional support for teaching evolution. Four writing assignments, weekly online discussions, weekly quizzes, frequent online peer reviews, collaborative design of a teaching unit, and a final exam are required.

This course covers topics that are useful for successfully designing and analyzing statistically observational and experimental studies in ecology, animal behavior, evolutionary biology, forestry, wildlife sciences, fisheries, etc. Some topics are: differences between hypotheses and predictions, design of an ecological study, general linear models, assumptions, different types of designs (factorial, nested, repeated measures, blocks, split-plots, etc.), fitting models to data, etc. The course will focus on the conceptual understanding of these topics (e.g., interpreting the results of statistical tests) and practice with statistical programs and real datasets.

This is an alternating year course, next offered Fall 2020, Fall 2022,Fall 2024.

BIOL 58705 will be a broad-scaled analysis of animal communication. Topics will include the physics of sound- and light-signal production, propagation and reception of signals, the use of communication as a means of information transfer, and the evolution of signaling systems. Comments: Some mathematical principles will be covered (e.g. in the evolution of signals), so some background in mathematics (e.g. calculus or algebra and introductory physics) would be helpful.

This is an alternate odd year course. Next offering Fall 2019, Fall 2021.

A field course in ecology that stresses natural history and testing ecological theory under natural conditions. Group and individual projects include observational and experimental approaches. Emphasis is on the study of plant and animal species interactions in terrestrial (including montane and coastal) and aquatic habitats. Issues in community, population, behavioral, and conservation biology are addressed. Several all-day Saturday and two weekend field trips.

This is an alternating year course. Next offered Spring 2021, Spring 2023.

An investigation of behaviors as adaptations: specializations of sensory and motor mechanisms involved in behavior animal communication systems behavioral ecology patterns of social behavior as solutions to ecological problems, such as predator avoidance and resource exploitation. Emphasis will be on theoretical principles examples will be broadly comparative, ranging from microorganisms to mammals.

This course is intended as an introduction to physical methods in biochemistry and aims to provide an understanding of the techniques of spectroscopy, diffraction, magnetic resonance and other physical methods. The purpose of the course is to expose students to the application of these techniques to specific problems in biological systems, the interpretation of the resulting data, and analysis of the strengths and limitations of each technique. Examples from research articles will be discussed that illustrate how these methods are used in modern biochemistry. Given the scope of the course, each topic will be treated only at the level of an introduction to the method. Students interested in studying these techniques in-depth could then take more specialized or advanced courses such as BIOL 51100/51400/61100 (x-ray crystallography), CHEM 61500/61600 (Nuclear magnetic resonance spectroscopy), BIOL 59500 (Electron microscopy and 3D reconstruction), or other special topics courses to be offered by the faculty. Analysis of techniques used in physical measurements of biological systems. Application of these techniques to studies of structure and dynamic behavior of biological macromolecules, composition and orientation of structural elements and cofactors, ligand binding and conformational change in biological interactions and detailed probes of local changes in structure, solvent accessibility and specific bonds formed in biological reactions. Specific techniques to be covered are: UV/Vis spectroscopy, circular dichroism, IR and Raman spectroscopy, fluorescence and single particle methods, analytical ultracentrifugation, surface plasmon resonance, scattering, x-ray crystallography, NMR and ESR spectroscopy, electron microscopy, mass spectroscopy. Comments: Although designed for students in biochemistry and biophysics, this course is also appropriate for upper level undergraduates and graduate students in the areas of chemistry and physics who are interested in the applications of physical methods to biological problems.

This lecture course, aimed at upper division undergraduates and graduate students, will cover aspects of cellular biology which are fundamental to our understanding of plant growth, differentiation and development. The course content assumes that the student will have a strong background in the cell biology of eukaryotes, and some exposure to basic problems in plant biology. Topics to include: techniques of modern cell biology cell division and cell cycle regulation cytoplasmic streaming and intracellular motility structure and function of peroxisomes, vacuoles, cell walls, and plastids protein import, cell-cell communication and plasmodesmata.

Course offered every other Spring. Next offering will be Spring 2020, Spring 2022, Spring 2024.

The course covers the adaptive significance of sensory information as it relates to ecological interactions in animals. Topics will include an overview of sensory systems, aspects of predator-prey relationships, sexual selection, communication, perception of environmental cues, and animal movement patterns.

This course is designed for graduate students to be taken in conjunction with the BIOL 47800 (Introduction to Bioinformatics) lecture course. It provides additional background in bioinformatics by focusing on reading and critical analysis of classic and current papers from the bioinformatics literature. While intended primarily for graduate students, this course would be appropriate for well-prepared undergraduates, especially those contemplating graduate studies in computational biology or bioinformatics. This course is not a programming course and would be beneficial for graduate students in any area of molecular or cellular biology in which computational analysis is important. This course covers the same topics as BIOL 47800, including sequence comparisons, database searching, genomics, microarrays, protein structure, etc.

Reading, discussions, written reports, seminar presentations, and field or laboratory work provided for enrichment in special areas of the biological sciences.

59500 (Seniors/Graduate). Reading, discussions, written reports, seminar presentations, and field or laboratory work provided for enrichment in special areas of the biological sciences.

Peer leadership training for biology students who will serve as TAS for the Tu/Th section of BIOL 13100. The Provost has committed a budget for a new learning space in Hicks B848 and support services for this pilot BIOL 13100 course. Funding from the Gates Foundation makes it possible to loan students a headset with microphone, webcam, and a USB document camera called IPEVO for groups to work online to solve problems. Peer leaders will guide a team of BIOL13100 students as they collaborate on the problem sets, sometimes defining a research question related to a biological problem, locating, identifying, and retrieving information resources related to the problem, using journals and web resources, evaluating and treating critically the information received, citing sources, and using information ethically and legally in writing about the development, structure, and function of organisms. In addition the peer leader will schedule and conduct weekly meetings in the Adobe Connect learning environment online where workshops will be held with a team of BIOL13100 students. For this reason, students who enroll in this class to become a peer leader will need a computer to use with the equipment.

Sustainable solutions to water supply and sanitation problems in developing countries require a multidisciplinary, holistic approach. To address this issue, a multidisciplinary service-learning class will be initiated beginning in the Fall 2012 semester. Enrollment in the class will be limited to 12-15 students and is limited to undergraduate and graduate students in the academic units listed below. Students selected for enrollment in the class will be identified by application, which will include a copy of the student&rsquos academic transcripts a document (statement of purpose) of no more than 2 pages in length describing your interest in this class and your motivations for participating in it. Interested students should submit an application by email to Professor Blatchley ([email protected])

The objective for this service learning class will be to define feasibility of community-scale water treatment systems for use in the Dominican Republic. Feasibility will be characterized based on issues relating to scientific and engineering principles of the proposed systems, as well as the effects of these systems on public health and economic/entrepreneurial issues. Work on this project will involve coordination with Aqua Clara International (Holland, MI), a non-profit organization who work to provide affordable safe water solutions for communities in developing countries.

An examination of the mechanisms by which nervous systems process information in normal and pathologic states. Cellular and systems-level information processing will be studied with a focus on sensory and motor systems. Students will gain some hands-on experience in the analysis of neural data. Some neuroanatomy will be included to understand how nervous systems are organized. Pathological states such as Alzheimer&rsquos, autism, and aging will be studied, both in terms of understanding the systems and cellular deficits as well as examining potential solutions to improve the outcomes for these neural disorders.

Cryo-electron microscopy (Cryo-EM) is a revolutionary structural bio logy method that allows the determination of the atomic structures of viruses and protein complexes to elucidate the structural basis of their functions. The atomic structures will deepen the understanding of biological processes such as metabolism, signaling, cell cycles, etc., and help the development of vaccines and drugs to combat viral infections, cancers, neurodegenerative diseases, etc. The Bio595 Cryo-EM 3D Reconstruction course will introduce cryo-EM principles, including instruments, sample preparation, data collection, and data analysis. The students will also learn how to determine a protein complex or virus structure to 2-3 Angstrom resolutions using a GPU-accelerated Linux workstation or cluster.

Theory of molecular methods will introduce upper level undergraduate students and graduate students to the theory and practice of many commonly used molecular biology methods. Emphasis will be placed on understanding the theoretical basis for these techniques, their utility in various circumstances, and their limitations. Although taught as a lecture, students should be able to take this knowledge back to the laboratory to help them in their research efforts. The course will be as close as possible to a laboratory experience without being in an actual laboratory setting. This course is designed to prepare students for other in-depth scientific courses, for graduate rotations, and for future laboratory work. Exams will be experimental in nature (e.g., design an experiment to do something or in this type of situation, which technique/vector/etc. would best be used, and why).

Electronic resources and high-throughput technologies are transforming biology becoming a "power use" of these resources is essential for all graduate students in biology today. Unfortunately, these resources are often incomplete (requiring various sources to be combined), massive (making it difficult to find the specific information one is seeking) or in the wrong format (making them difficult to use). This course will teach how to use the Perl programming language to find and retrieve information, to develop user-agents to process information using new and existing programs, how to create relational databases for storing information, and how to make information available via dynamic websites.
This course is designed for beginning graduate students in the life sciences, but would be a useful addition of most biology undergraduate majors. Prior computer programming experience is not required.

This is a 500 level course for graduate students and senior undergraduates (outstanding junior
undergraduates can take it upon approval by the instructor). The course will cover the genetic
basis of virulence factors from pathogens such as bacteria, viruses, fungi and parasites, with an
emphasis on bacterial pathogens. Genetic and &ndashomics methods including genomics and proteomics in the analysis of host-­microbe interactions will be discussed. We will also cover the
role of microbiota in the development of infection and/or immune diseases. On the host side, the
genetic basis of host defense against infection will be covered. Several commonly used model host
systems, including mice, Caenorhabditis elegans, Drosophila, zebra fish, and some protozoan hosts will be introduced and discussed.

This course will allow the students to understand the genetic basis of infections and infectious diseases. They will also learn the genetic methods for study host microbe interactions from the
prospective of both the pathogen and host.

Fundamentals of epigenetic regulation in mammalian systems with a strong focus on how epigenetics plays a part in human disease. Particular attention given to understanding the process of DNA methylation, histone modifications, microRNAs and other non-coding RNAs and their role in cancer, aging, and neurological disease.

How does our brain learn? How are our memories created? We will discuss a range of learning processes from cellular and molecular mechanisms to perception and behavior. We will look at the history of the key concepts and discoveries, including the technological advances, which made these discoveries possible. Most of the research discussed will be from animal experiments with some human studies.

Over the last ten years, technological developments have led to a tremendous increase in available sequence data. These data are generated through a variety of approaches- whole genome sequencing, genome resequencing, and reduced representation sequencing- and are increasingly applied to ecological and evolutionary research involving non-model organisms. This one credit seminar course will highlight how analyses that utilize these genomic data are enhancing our ability to understand the relationships between the environment, phenotypes, and genotypes through a survey of current literature. Potential topics include population genomics, conservation, speciation, and genome adaptation to environmental change. Special emphasis will be placed on the use of genomic data as a tool for understanding complex, biological relationships to informing long-term management of wild populations

This course is designed to provide upper level undergraduate and graduate students with an understanding of the ecological and evolutionary complexity inherent to host-pathogen interactions.

Energy transduction in biological membranes: physical chemical foundations electron-proton transfer active transport. Atomic structures of integral membrane protein complexes responsible for respiratory, photosynthetic generation of electrochemical potential ATPase motor structure-based mechanisms. Mitochondria-related diseases. Experimental, particularly spectroscopic, methods.

This course is intended as a first course in cellular and molecular neurobiology for graduate students from a wide range of disciplines. Topics will include neuronal and glial structure, axonal transport, electrical properties of neurons, the ionic basis of the action potential, ion channel structure and function, synaptic release, neurotransmitters and neurohormones, neurotransmitter receptors and transduction mechanisms, sensory receptors, neural induction, patterning of the embryonic nervous system, neural growth and trophic factors, neural stem cells, axon guidance, and synaptic plasticity during development. Class meetings are 75% lectures and 25% small-group discussions of the primary literature or computer-based tutorials. Grading is based on tests of lecture material and assigned textbook readings (40%), homework problems based on paper readings and tutorials (35%), and participation in discussions (25%). Pre-requisites are an undergraduate major in Science or Engineering that included a college level course in Physics as well as a course in Cell Biology or Biochemistry. Students lacking this basic background may be admitted with the permission of the instructor, if they are willing to backfill some basic material with extra readings.

The special techniques required in the structure determination of biological macromolecules. Symmetry of macromolecules. Data collection and processing. The isomorphous replacement technique. The molecular replacement technique. Use of anomalous dispersion. Restraint and constraint refinement. Computational techniques. Instructor approval is required

A study of current areas of cell biological research, including the cytoskeleton, the regulation of the cell cycle, and the functions and dynamics of membrane-bound organelles.

This course will focus on the structural basis of the functions and dys-functions of diverse membrane proteins, analyzed by x-ray, electron microscopy, and spectroscopy. The functions will include biogenesis, ion channels, transport, energy transduction, and trans-membrane signaling. Unique problems associated with the structure analysis of integral membrane proteins will be discussed.

Weekly meetings to discuss and evaluate seminal papers in the fields of evolutionary, population, and community ecology. During the last week, students will critically evaluate a contemporary paper on a topic related to the "classic" papers discussed during the semester. Students will have a choice among papers submitted by participating faculty members their critique will be assessed on content, originality, rigor, and clarity.

Weekly meetings to discuss and evaluate seminal papers in the fields of evolution and population biology. Each participating member is responsible for two meetings, chooses the papers and guides discussion. As in any graduate discussion class, students must participate rather than just attend for experience. During the last week, students will critically evaluate a contemporary paper on a topic related to the "classic" papers discussed during the semester. Students will have a choice among papers submitted by participating faculty members their critique will be assessed on content, originality, rigor, and clarity.

An introduction for incoming graduate students to methods of seminar presentation and critique and to various guidelines for professional development during their graduate school experience. Topics include research laboratory safety (REM), how to give a talk, acclimating to graduate studies (especially time management), how to select a major professor and an advisory committee, how to prepare for qualifying exams, Purdue University guidelines for responsible conduct of research, how to organize a poster presentation, how to negotiate with mentors, and expectations for success. The course also serves to socialize the incoming cohort of students among themselves and with more senior students in the broad range of research disciplines available.

This course is a continuation of BIOL 66200 and expands the introduction for incoming graduate students to methods of seminar presentation and critique and to various guidelines for professional development during their graduate school experience. Topics include seminar topic selection and 20-minute seminar design. Tutorials on electronic services at the P. U., Library and Citation Management Programs, and evaluating classmate presentations. Using the skills learned the previous semester, each student is required to make a 20-minute PowerPoint presentation to the class based on a pre-approved topic of their choice. The speaker is asked questions and the presentation receives written evaluations by all members of the class. Each student practices with Prof. Levy prior to the public presentation. The course also continues to socialize the incoming cohort of students among themselves and with more senior students in the braod range of research disciplines available.

Open to graduate students in the Department of Biological Sciences and designed primarily for students in their first year of graduate study. The course consists of two laboratory assignments, each of which lasts about two months. Students may take one or two of these per semester. During each laboratory assignment, the student will be exposed to methods, equipment, and experimental procedures currently in use in a particular departmental research laboratory selected by the student and through arrangement with the professor in charge of that laboratory. This course may be repeated for credit.

Each semester there are several separate seminar offerings. In this seminar students will present, and we will critically discuss, foundational classic papers and cutting-edge manuscripts in pathogenesis of bacterial, viral, fungal, and parasitic infections. The student record will indicate the specific seminar(s) in which he/she has participated. Oral presentations required. At least two credits are required of Ph.D. candidates.

69500 (Graduate). Reading, discussions, written reports, seminar presentations, and field or laboratory work provided for enrichment in special areas of the biological sciences.

Many life scientists are using advanced imaging techniques without fully understanding the underlying principles of sample preparation, imaging formation, and data analysis. The goal of this course is to provide graduate students with a fundamental knowledge in various aspects of light microscopy, including modern fluorescence imaging techniques, digital image processing and analysis with emphasis on how to optimally image and analyze biological samples. Completing this course will help students to make better use of available techniques and design new experiments.

1. How light travels through a light microscope to form an image

2. Image formation in bright-field, phase contrast, DIC, epifluorescence, and confocal microscopy

3. How to use Image J (http://rsbweb.nih.gov/ij/) for automated image processing and analysis

Additional topics include how to handle and adjust common hardware components, how to recognize and correct common image artifacts, and how to prepare biological samples for best imaging. Concept-based lectures are complemented with hands-on laboratories. Coverage is from a non-mathematical perspective, and no knowledge of math of physics is expected.

Development and Disease Cluster Qualifier Exam Course. Weekly meetings to discuss a set of assigned research topics and required readings in areas of interest to Biological Sciences faculty in the Development and Disease Cluster. Each student will present at least one lecture based on the assigned topics or related methods. The final grade (Satisfactory or Unsatisfactory) will be based on peer evaluations of the students presentation and faculty evaluation of the lecture material presented. The Qualifier Examination that take places after the semester ends is not included in the grade.

Students will be introduced to popular science communication in a broad context, and this course will be focus on communicating in particular scientific knowledge in ecology and evolution. Students will be immersed in discussions about the role of communication in science and the cultural, practical and policy-related role of science communication in society. This will be a student-lead seminar in which they will be given relevant supplementary material and will be expected to actively participate leading class discussions on those topics. Throughout the semester, however, experts on different aspects of sci comm will be invited as speakers to share their experience disseminating scientific knowledge to non-scientists.Over the course of the semester, students will develop their own science communication project springing from a scientific research topic of their choice. Projects can include articles for magazines intended for the general public, blogs, podcasts, videos or talks in our community, among other venues. The course will be focus on communicating science in particular of ecology and evolution.

This course is an in-depth study of viral replication strategies, viral evolution, and virus-animal host interactions. Lectures will cover the structure of virions and viral genomes, genome replication and transcription, viral RNA processing and translation, and virion assembly. The viral life cycle, the origins of virus-associated disease, including transformation, and the host response to viral infections will be explored. Methods for the prevention and treatment of viral diseases, including AIDS, will be investigated. Discussion of recent articles from the primary literature will promote the understanding of cutting-edge research in virology.

It is well established that vesicle trafficking and signaling are functionally linked. For example, endocytosis can contribute to the regulation of ligand availability and receptor levels at the cell surface. It is through this mechanism that endocytosis leads to receptor downregulation and shapes extracellular morphogen gradients. However, endocytosis is also required for signaling activation it is now recognized that localization of ligand-receptor complexes at endosomal compartments (&lsquosignaling endosomes&rsquo) is required for the initiation of specific signaling events. Although the exact mechanism is unknown, endocytosis also plays a crucial role in the activation of the Notch-DSL developmental pathway.

In this class, we will cover a series of topic that illustrate the link between vesicle trafficking & signaling and its potential applications.

The seminar will be run as a journal club, with students making a 45 min. presentation of a recent paper from the literature. The paper will be selected by the instructor and provided to the student at least 2 weeks prior to the seminar.

Each semester there are several separate seminar offerings. They will likely be on the following topics: biochemistry, crystallography, ecology and population biology, genetics, mechanisms of development, microbiology, neurobiology, and plant physiology. The student record will indicate the specific seminars in which he/she has participated. Oral presentations required. At least two credits are required of Ph.D. candidates.

Course Description - For many years cell, molecular and developmental biologists have studied how embryonic cells commit to a particular cell lineage and terminally differentiate into a specialized cell type. A wealth of information has been obtained by identifying genes that define the differentiated cell and how these genes are transcriptionally regulated. Having "conquered" this important biological problem, investigators have now begun to focus on manipulating differentiated cells to reverse their developmental history and regain their original pluripotent state or to directly transdifferentiate into a different cell type. For example, it is now possible to reprogram terminally differentiated cells directly to an alternative differentiated state or to a stem cell state where the cells can be induced to form other cell types. In both cases, wholesale alterations in gene expression patterns occur, revealing the complexity of these molecular changes.

During the semester students will be asked to research a particular topic in stem cell biology, cancer stem cell biology, animal disease models, and transgenic mouse strategies for addressing key issues on how altering the phenotype of adult cells may be used to treat human diseases. Each student will be assigned a single topic to research and to present to the class. For each topic the lead student is to provide the class with several articles to read in advance and also lead a discussion on their specific topic. Participation in discussions is an essential component of this class and attendance is mandatory. A final course grade will be determined by attendance, active participation and presentation of specific topics.

In the United States, more than 5.5 million people suffer from different forms of traumatic brain injury (TBI) or spinal cord injury (SCI). The combined health care costs for TBI and SCI in the US alone amount to over $70 billion annually. TBI is the leading cause of death and disability in children and young adults in the United States. Thus, these mechanical injuries provide a significant health care, economic, and personal challenge for the people affected by them. Although significant progress has been made in recent decades in understanding the underlying mechanisms and developing new treatments, we are still far away from reliable methods that would allow full repair of injured nerves. This is largely due the fact that the adult mammalian central nervous system has a very limited regeneration capacity. This seminar course is targeted at graduate students in the life sciences, biomedical engineering, and health sciences with an interest in basic and translational neuroscience. We will discuss key papers on the underlying mechanisms, treatments, and diagnostics of SCI and TBI. Besides classical papers we will also focus on the most recent developments in this field.