מבנה הקשר הפוספודיאסטרי

5 – '3( קשר '1פוספו די-אסטרי

( כיווניות 2

5‘( קצה 33‘ קצה

( במעלה או 4ם במורד הזר

(upstream or downstream)

basepairingזיווגי בסיסים - בסיס

משלים

dsDNA ל הכפו הסליל מבנה

*הסליל מפותל סביב ציר מרכזי

*הבסיסים פונים למרכז הציר

Helix axis

DNA road

מגרעת

כיווניותקשר פוספו

A:T and G:C

= 10-10

Mili )m( = 10-3

Micro )( = 10-6

Nano )n( = 10-9

Pico )p( = 10-12

Fenta )f( = 10-15

A = 10-10

And Denaturationדנטורציה ורנטורציה

DNAדנטורציה ורנטורציה של

דנטורציה

ספקטרופוטומטר

Glass cell filled with concentration of solution (C)

IILight

0

DNA Denatures at High Temperatures

טרליון זווגי בסיסים, לעומתו 3שאלה: אורך הגנום ההומני הוא מיליון זיווגי בסיסים. 1.5 הוא e. coliאורך הגנום של חיידק ה- ולעומתו GC זיווגי בסיסים של 47%הגנום ההומני מורכב מ-

יותר Tm. למי טמפרטורת GC של 52%הגנום של החיידק בעל גבוה?

. לאדם1•

. לחיידק2•

. אין מספיק מידע3•

זההTm. לשניהם 4•

רנטורציה

Census of human repeats

IHGSC. Nature (2001) 409 860-921

Over 40% of the human genome corresponds to interspersed repeats

Types of DNA in each kinetic componentHuman genomic DNA: kinetic components and classes of sequences

0

0.25

0.50

0.75

1.00

fra

ctio

n r

ea

sso

cia

ted

10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 102 3 410-1-2-3-4-5-6 510

About a million copies of Alu repeats, each 0.3 kb

About 50,000 copies of L1 repeats (0.2 to 7 kb in length), plus 1000 to 10,000 copies of at least 10 other familes of interspersed middle repetitive DNA (e.g. THE LTR repeats)

Thousands of copies of rRNA genes

About 50,000 to 100,000 "single copy" genes

C to

"Foldback"

Human genomic DNA

פטריות

30-40,000 genes

אצות

מבנה הכרומוזום בשלב חלוקת התא

גן – אזור ב-ד.נ.א מימנו מתורגמת מולקולת ר.נ.א בעלת פעילות ביולוגית

Gene 3

אינטרונים – רצפים שמוסרים

בגרעין ולא נשארים

במולקולת הרנא הבוגר

אקסונים – רצפים

שנשארים במולקולת הרנא

הבשלה

אינטרונים נמצאים רק באוקריוטים

פרומוטר אקסון

אינטרון

אקסון – רצף שנשאר ברנא לאחר העיבוד ועובר לציטופלזמהאינטרון – רצף המוסר מהרנא בגרעין

מהם הכרומוזומים?

. אתרי עיגון של הדנא בגרעין1•

. מבנה הגרעין2•

. מיכלי אריזה של הדנא3•

. מיכלי אריזה של החלבונים4•

2.91 billion base pairs

24,000 protein coding genes

(~32,000 non-coding genes)

1.5% exons (127 nucleotides)

24% introns (~3,000 nucleotides)

75% intergenic (no genes)

Average size of a gene is 27,894 bases

Contains an average of 8.8 exons

Titin contains 234 exons.

Human genome

We humans are 99.9% identical at the DNA sequence level

• There are still ~3 million nucleotide differences among us called SNPs (60,000 within the exons)---that presumably account for differences in disease susceptibility, drug responses, etc.

• Polymorphic variation between and within populations

• Implications for concepts of “race,” “individuality”

24,000

MOLECULAR BIOLOGY OF THE DISEASE

Duchenne Muscular Dystrophy is one of more than twenty different types of muscular dystrophy. The Duchenne type affects only boys and is known to result from a defect in a single important protein in muscle fibers called Dystrophin. The muscle fiber will break down if the Dystrophin is missing and is unable to function properly. As a result, the reduction in the number of good muscle fibers and the whole muscle becomes weak.

Duchenne Muscular Dystrophy

ניוון שרירים

כמה מחלות גנטיות יכולות להיות?

100. לא יותר מ-1•

מחלות1000. כ-2•

מחלות10000. כ-3•

. כמספר הגנים.4•

Chromatin PackingCondensin plays important roles

Histone היסטונים

HDAC

HAT

HDAC activity

מבנה הנוקלאוזום

סיכת ביטחון

Nucleosome StructuresHistone octamer

2 H2A2 H2B2 H32 H4

Histones binding to DNA

The bending of DNA in a nucleosome1. Flexibility of DNAs: A-T riched minor groove inside and G-C

riched groove outside2. DNA bound protein can also help

Structural Organization of the Core Histones

The Assembly of the Core Histones

Notice the long tails of the octamer

מה המשמעות של זנבות ההיסטונים?

H2A H2B

H3 H4

The function of Histone tails

Covalent Modification of core histone tails

Acetylation of lysines (K)Mythylation of lysines

Phosphorylation of serines (S)

Histone acetyl transferase (HAT)

Histone deacetylase (HDAC)

Acetylation

Mythylation

HDAC activity

אפיגנטיקה

שאלה: איזה מבין ההיסטונים עובר ?הכי הרבה מודיפיקציות

1. H2a

2. H2b

3. H3

4. H4

Zigzag model of the 30-nm chromatin fiber

מנוקלאוזום לסלנואיד

solenoid

מבנה הכרומוזום בשלב המטפזי

DNAאופן אריזת הבתא: מהנוקלאוזום

לכרומוזום.

Histon assembly movie

DNA to chromatin

4Penicillin mold46Human

32Yeast42Macaque

40Mouse

38Cat

48Potato26Frog

20Algae16Planaria

20Corn8Fruit fly

SpeciesSpecies

Total number of chromosomes/somatic )body( cell

Dog 78

There is no connection between the number of chromosomes and the genome size, gene content, or any other feature of genomes. It is and essentially independent characteristic.

Smallest number of chromosomes known in a eukaryote:1 pair )2 total per somatic cell(

Myrmecia pilosula

Largest number of chromosomes known in a eukaryote:630 pairs )1260 total per somatic cell(

Ophioglossum reticulatum, a fern

Chromatine compartment

Cockayne syndrome group B )CSB( cells that fail to express CSB protein which causes profound neurological and developmental defects

)נקודה לבנה( עם סמן לגן-DNA של הDAPIצביעת

Chromosomal fragile sites are loci that are especially prone to forming gaps or breaks on metaphase chromosomes when cells are cultured under conditions that inhibit DNA replication or repair. The relationship of "rare" folate sensitive fragile sites with )CCG)n expansion and, in some cases,

genetic disease is well established .

Fragile X syndrome

What is Fragile X syndrome?  Fragile X syndrome is the most common inherited cause of mental impairment, affecting approximately 1 in 2,000 males

and 1 in 4,000 females worldwide . Cytogenetic analysis of metaphase spreads demonstrates the presence of the fragile

site in less than 60% of cells in most affected individuals. .(In 1991, the fragile X gene (FMR1) was characterized and found to contain a tandem repeated trinucleotide sequence (CGG) near its 5' end. The mutation responsible for fragile X syndrome involves expansion of this repeat segment. The number of CGG repeats in the FMR1 genes of the normal population varies from six to approximately 50. There are two main categories of mutation, premutations of approximately 50 to 200 repeats and full mutations of more than approximately 200 repeats. There is no clear boundary between the upper limit of normal and the lower limit of the premutation range. For this reason, alleles with approximately 45-55 copies of the repeat are said to be in the "grey zone." Some alleles in this size range are unstable and expand from generation to generation, while others are stably inherited. A premutation is susceptible to expansion after passage through a female meiosis. The larger the size of a woman's

premutation, the more the risk of expansion to a full mutation in her offspring ..  

Mitosis animation