The central dogma of biology, which explains how the information in genes flows into proteins, can be challenging to teach in the undergraduate classroom. To allow students to understand the correlation between genes and protein functions, we have developed a practical laboratory activity that complements classroom learning. By using PCR analysis targeting the flagellin gene flgA1, students will investigate the genotype of an unknown strain of Haloferax volcanii, a halophilic archaeon appropriate for activities with undergraduates as it is nonpathogenic, inexpensive, easy to grow using “grocery store ingredients,” and offers many genetic tools. This species swims by means of flagella, and its motility can be tested using modified agar plates. Motile colonies will form swimming halos; meanwhile motility mutants will show only a dot on the motility plate, at the point of inoculation. First students will extract DNA for PCR amplification. They will not be told whether the strain they are assigned is motile or not. They will learn how to design primers for the target gene and set up the PCR reaction. Subsequently they will set up a motility assay and control of the provided strain. In the next laboratory period, students perform gel electrophoresis on the products of their PCR reactions and analyze the results. They compare these to the results of the motility assay to confirm the motility of the strain. In summary, this inquiry-based lab is easy and safe to perform and allows students to follow the information flow from a gene to a protein product.

中文翻译：

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从基因到功能：一种安全的实验室练习，可促进本科生物学课程学习生物学的中心教条†

生物学的中心教条解释了基因中的信息如何流入蛋白质，在大学课堂上讲课可能具有挑战性。为了让学生了解基因和蛋白质功能之间的相关性，我们开发了一种实用的实验室活动来补充课堂学习。通过使用针对鞭毛蛋白基因flgA1的PCR分析，学生将研究未知的Haloferax volcanii菌株的基因型，Halferax volcanii是一种适合于大学生活动的嗜盐古细菌，因为它是非致病性的，价格便宜，易于使用“杂货店食材”生长，并提供许多遗传工具。该物种通过鞭毛游动，可以使用改良的琼脂平板测试其运动能力。活动的殖民地将形成游泳的光环；同时，在接种时，活力突变体在活力板上只会显示一个点。首先，学生将提取DNA进行PCR扩增。他们不会被告知他们所指定的菌株是否运动。他们将学习如何设计目标基因的引物并建立PCR反应。随后，他们将进行动力分析并控制所提供的菌株。在下一个实验室期间，学生将对其PCR反应的产物进行凝胶电泳并分析结果。他们将这些结果与运动性分析的结果进行比较，以确认菌株的运动性。总而言之，这个基于查询的实验室操作简单，安全，并允许学生关注从基因到蛋白质产品的信息流。首先，学生将提取DNA进行PCR扩增。他们不会被告知他们所指定的菌株是否运动。他们将学习如何设计目标基因的引物并建立PCR反应。随后，他们将进行动力分析并控制所提供的菌株。在下一个实验室期间，学生将对其PCR反应的产物进行凝胶电泳并分析结果。他们将这些结果与运动性分析的结果进行比较，以确认菌株的运动性。总而言之，这个基于查询的实验室操作简单，安全，并允许学生关注从基因到蛋白质产品的信息流。首先，学生将提取DNA进行PCR扩增。他们不会被告知他们所指定的菌株是否运动。他们将学习如何设计目标基因的引物并建立PCR反应。随后，他们将进行动力分析并控制所提供的菌株。在下一个实验室期间，学生将对其PCR反应的产物进行凝胶电泳并分析结果。他们将这些结果与运动性分析的结果进行比较，以确认菌株的运动性。总而言之，这个基于查询的实验室操作简单，安全，并允许学生关注从基因到蛋白质产品的信息流。随后，他们将进行动力分析并控制所提供的菌株。在下一个实验室期间，学生将对其PCR反应的产物进行凝胶电泳并分析结果。他们将这些结果与运动性分析的结果进行比较，以确认菌株的运动性。总而言之，这个基于查询的实验室操作简单，安全，并允许学生关注从基因到蛋白质产品的信息流。随后，他们将进行动力分析并控制所提供的菌株。在下一个实验室期间，学生将对其PCR反应的产物进行凝胶电泳并分析结果。他们将这些结果与运动性分析的结果进行比较，以确认菌株的运动性。总而言之，这个基于查询的实验室操作简单，安全，并允许学生关注从基因到蛋白质产品的信息流。