New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here

February 15-19 Notes

by: Joseph Merritt Ramsey

February 15-19 Notes CELL 2050

Marketplace > Tulane University > Science > CELL 2050 > February 15 19 Notes
Joseph Merritt Ramsey

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

Class Notes From the 15th to the 19th
Dr. Meenakshi Vijayaraghavan
Class Notes
25 ?




Popular in Genetics

Popular in Science

This 18 page Class Notes was uploaded by Joseph Merritt Ramsey on Monday March 7, 2016. The Class Notes belongs to CELL 2050 at Tulane University taught by Dr. Meenakshi Vijayaraghavan in Winter 2016. Since its upload, it has received 30 views. For similar materials see Genetics in Science at Tulane University.


Reviews for February 15-19 Notes


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 03/07/16
February 17, 2016 Chapter 10: Chromosome Organization and Molecular Structure  Chromosome Overview o Function  1) Genetic Storage  2) Genetic Expression  3) rRNA Assembly  4) Compacting and Sorting o Characteristics  Bacteria  Eukaryotes  Viruses  o “Bad news wrapped up in a protein” o Overview  Genetic material determines the shape and size of a virus  Viruses need a host cell in order to infect   This infection id dependent on the Host Range  Host Range is in essence the ability for the host to be  infected  Primary and Secondary Hosts allow for viral  emergence (passing it on) o Structural Set Up  Simple set up has the same protein subunits surrounding  the genome  Complex structures:  1. Have any sort of genetic material (RNA or DNA,  single or double)   2. Usually have multiple protein types on the coat  (Even Phages, they have several types of proteins)  Membrane viruses  They obtain the membrane as they enter into the cell  Spike Proteins allow for entrance (by binding to host) o H (Hemaglutinin) – the virus can gain entry o N (Neuraminidase) – the virus can exit  Our antibodies recognize the Spike Proteins, but they  can rearrange to create new strains o The different combinations of spikes creates new virus strains unfamiliar to the body  Membrane Creation o 1. Internal – Cell Protection, replication includes  membrane o 2. External – Macrophage Protection, as they exit  they obtain a membrane o Cycle Types  1. Lytic  Very often Bacteriophages  As soon as they enter the cell: o I. Replicate Genetic Material o II. Assemble Proteins o III. Aggregate Viral Particles (Either Self or   Directed Assembly) o IV. Exit Through Lysing  These are known as Virulent Viruses  2. Lysogenic  Also known as Temperate virus o A dormant stage appears  Process: o I. Insert’s Viral Genome into Host Genome  This inserted portion is no known as the  Prophage (viral genome inserted into the  host) o II. Prophage is Replicated With the Cell o III. Signal Initiated Viral Exiting  The viral genome (Prophage) suddenly  leaves  Moves into assembly phase (transcribed) o IV. Now Assembles  Transcribes and assembles proteins and  creates viral particles  Now is becomes a Virulent Virus, Lytic  *So every virus will eventually enter the lytic phase*  HIV Example o Follows Lysogenic cycle for a bit in the CD4+  cells – creates Prophage o They then eventually begin to Bud (almost like  leaking) from the cell, a process that is not  virulent   But particles are present in the  bloodstream  They traverse the whole body and infect  new cells o They then move into the T­Cells where the lytic  phase begins – breaking down of T­Cell, leading  to cell count decline o So what is considered infection?  When they are capable of making viral particles  Vaccines attack the Protein Coat for the most part  So we can stop (vaccines):  1. Genetic Material Replication  2. Protein Forming o Genomes  Can be Single/Double, RNA/DNA  Few 1,000­100,000 nucleotides  Hold only a small number of genes (normally 5­20)  T2 Even Phages hold the most number of genes and  are therefore the most complex (About 200)  Various protein options to make up external  membrane o Assembly – viral particles have to assemble themselves (Capsid)  1. Self­Assembly  Very simple organization  Genetic material is coated in single protein, made of  identical protein units  Tobacco Mosaic Virus o 2100 Copies of the same protein o Single strand of RNA  2. Directed Assembly  Generally a more complicated genome (T2 Even) with  several types of proteins  Process o 1) Assembly of Different Types of Proteins – done by scaffolds that don’t belong to the virus  Diagram o 2) Protein Lysis Takes Place – they are broken  down, cut (by Proteolytic Enzymes) to fit  function  Also done by host cell  Cut to be assembled into Capsid  Bacteria o Chromosome Overview  Millions of Nucleotides  Naked DNA in the Nucleoid Region  Circular, Double Stranded  **Only have one chromosome replication point (as opposed  to multiple in Eukaryotes)  Roughly 100­200 bp long for the Origin of  Replication  Several genes are present with multiple copies  Ones involved with Gene Expression especially, which  are related to the points below  3 R’s of Purpose o 1. Replication o 2. Recombination o 3. Regulation  Compaction  o Compaction  Originally formed in 1­10nm, need 1000fold compaction  Loop Domain Formation (Step I)  Size of the loop is contingent on Genome  This is a 10­Fold level of compaction  Radial Loops occurs in Eukaryotes  Super Coiling  The next step, occurs within the loop itself  DNA is a right handed molecule  10bp/turn is the only stable structure for DNA Left Right Occurs on areas that need to be  Occurs on areas that are less  expressed – this is the negative coil frequently expressed – the positive  coil  Adding Pressure/Twisting results   Adding pressure/twisting results  in fewer turns in more turns (becoming tighter)  So the average bp becomes 12.5 in  So a fewer bp average is created  initial form, which does not fit the  (8.3/turn) in the initial coil proper stability  So the loop coils to return to   So the loop coils to returns to  10bp/turn 10bp/turn  Known as a Positive Supercoil (a  Known as a Negative Supercoil (a left twist) right twist) Topoisomerase II (Gyrase) Topoisomerase I  Induces negative supercoiling   Induces positive supercoiling  and relaxes positive supercoiling and Relaxes negative supercoiling  This is the important one for   With minimal activity acts to undo compaction of Euchromatin (no  Negatively supercoiled regions more expression) Then they work in conjunction – replication can occur because of loosening by Topoisomerase II (Gyrase), negative is easier to open up and access So both need to be functioning properly to coordinate action Similar comparison to Heterochromatin and Euchromatin  Unwinding Process of Positively Supercoiled Regions (tighter) – Topoisomerase II (Gyrase) “cuts and pastes” the DNA  1. DNA loops around A (holds DNA, bottom structure)  and then wraps around B (formation of loop, top  structure)  2. A makes the cut (lower unit)  3. Loop from B subunit is released and “slides down”  through the cut  4. DNA rejoined *Lower Jaw cuts using energy from 2­ATP binding in the B­Subunit* *1 cut and paste forms 2 Loops* o How Do Antibiotics Work? Not in Extreme Concentrations, Two  Mechanisms  1. Quinolones  These induce structural organization of DNA  So in essence, preventing unwinding  They stay compacted and inaccessible  2. Coumarins  Act as competitive inhibitors on the B­Subunit where  ATP binds to induce the Gyrase action  So the wrapping around Gyrase can still occur (this is  contingent on protein structure)  But the binding site for cutting action is unavailable,  so A does not cut  No Cut = No Loops = No Completion of Replication o Topoisomerase 4 also acts in similar manner as I to help  replication  Eukaryotes o Chromosome Overview  Billions of Base Pairs (bp)  Chromatin is the functional part of the chromosome  Protein (Histones) + DNA  Most are large, but size does not equal complexity  Introns are present that give size  Repetitive Sequences are present  Long and Linear o Important Characteristics of the Chromosome  1. Origins of Replication  Eukaryotes have multiple origins  These larger number helps increase Replication  Efficiency of chromosomes o Because Eukaryotic chromosomes are so much  longer  Once every 100,000bp an Origin Shows up  2. Centromere  Intrinsically involved in sorting o Kinetochore deposition occurs  Marked by specific Sequence o Point Sequences occur in simple organisms  (125 bp in length) o Regional Sequences occur in complex  organisms (made of Tandem Repeats, 9­14bp,  to total up to a large sequence), add up to  millions o Centromeres are Heterochromatic Sequences,  which often have repeats (CG, more dense)  Also has histones o Core histones o H3 is replaced during replication  3. Telomeres February 19, 2016 Chapter 10: Chromosome Organization and Molecular Structure  Chromosome Overview  Viruses  o “Bad news wrapped up in a protein” o Overview o Structural Set Up o Life Cycle  Cycle Types  1. Lytic  2. Lysogenic  Genomes  Assembly Types – viral particles have to assemble themselves  1. Self­Assembling  2. Directed Assembly  Bacteria o Chromosome Overview o Compaction o How Do Antibiotics Work?  Eukaryotes o Chromosome Overview o Important Characteristics of the Chromosome  1. Origins of Replication  2. Centromere  3. Telomeres – important for stability  I. Protection o Nucleases act in the body, targeting DNA  splicing (they digest DNA) o They act more readily on peripheral DNA,  Exonuclease o Endonucleases are more medial regions o Telomere regions have sequences that throw off  Exonuclease recognition  II. Repair o They also act to repair Chromosomes  III. Aging o Aging is associated with Telomere shortening  o They maintain chromosome length in this  manner  IV. Heterochromatic Region o Overall Structure  Length of Chromosome determines how many genes can fit  Chromosome 1(longest): 215mbp 4316genes  Chromosome 22 (shortest): 50mbp 500­600genes  Heterochromatic Regions  Always in the Centromere and Telomere  But also present in particular regions along  chromosome o Repetitive Sequencing  Sequence Complexity – deals with the number of times a  sequence appears along the genome  Types of Repetition:  I. Unique (41%) o Three Types of Unique  2% are Protein Encoding/Structural  24% are Introns (intervening sequences)  15% are unique and Not Found Within  Genes (specific functions, regulation,  imprinting control regions, for example) o Only present a few times in the genome o We only have less than 100 of unique repetitive  II. Moderately Repetitive o A few hundred copies of these sequences are  seen in the genome     1500 genes o 1. Functional  A good example is the origin of replication  These are seen every 100,000 bp  Often genes that are needed in relatively  large volume (so they can be expressed a  lot)  rRNA  Histones  Origin of Replication  All involved with expression o 2. May Not Have Function   Transposable Elements are an important  type – they may not function  TEI – uses reverse Transcriptase,  so RNA becoming DNA then  inserting, retrovirus  TE2 – Transposase, Copied as DNA and inserted as DNA, most  Mutations occur in this type  They are capable of moving around  III. Highly Repetitive o Tens of thousands or even millions of times o Relatively short copies, a few hundred bp (10­ 400max) o Present every 5000­6000 nucleotides o Most of the time, don’t have an explicit function  simply because of sheer volume o Usually Heterochromatic o Alu  300bp, every 5000 nucleotides  Restriction enzyme break site  How do we test for repetitive sequences? The process utilizes Cleavage and Density properties of DNA  I. Cleavage o H­1 bonding site cleavage  600bp length segments o Then the fragments are heated up to break the  H­Bonding in the DNA, making the strand single stranded o Slowly return to normal temperature, allowing  the double helix to reform (H­Bonding)  Highly repetitive reform first because they  1)   2)  are  Smaller Ubiquitously Present (so  the probability is increased)  Anele Rate (reforming rate) of the more  present sequence is higher  II. Density o A’s and T’s (associated with Highly Repetitive  Sequences) are less dense  Tandem Repeats are associated with A  and T (Heterochromatic)  G’s and C’s are usually associated with  Functional Genes o Done through Cesium­Chloride Density  Gradient  Add mixture with known Cs­Cl Density  Centrifuge to forms density bands o Compaction in Eukaryotes  Why do they need to compact?  We have a very long, 1­2 meters long to fit into 2­ 4micrometer region of the nucleus  Process Overview  I. Initial 7­Fold Compaction (Mardi Gras Beads), the  Nucleosome Model o This is the wrapping o 2nm Diameter  11nm Diameter o Histone Proteins (2x Each to Form Octamer)  H2A – bound to tail  H2B – only part of Globular region  H3  H4 o Octamer  Globular Domain – basophilic  Amino Tail – positively charged amino  acids  Has Lysin and Arginine   146­147bp wrap around each Octamer  1.65 Negative turn o Arginine extends Electrogenic and H­Bonds  towards the Phosphate (–) for binding  This allows the wrapping to occur around  the octamer  This forms the Nucleosomes, making the  Bead Structure o Nucleosome  Chromosome is a complex that is made of  repeating units of Nucleosomes  200bp each  H1 is the fifth histone present  Linker DNA is easily accessible o Experiment proving Histone Model  DNASE1 breaks down DNA  So varying concentrations should break  fragments to make 200bp fragments  He would expose to the nucleus  Higher concentration cuts more cleanly  So bands form in GE because of  varying cleavage locations  All bands were multiples of 200  II. Secondary 7­Fold Compaction (Beads Clumping  Together), Contingent on H­1, so the H­1 Model o 11nm  30nm (another 7fold compaction, so 49  total right now) o H1 reduces the space between the two  nucleosomes o How did we learn about H1?  100mM Na/Cl can undo H1 association  Removal restored 30nm fiber o How is 30nm formed?  The reduction is done in a random  manner, leading to Zig­Zag Model  They are not arranged in a certain order o This 30nm level is common to ALL DNA  But after that differentiation of  compaction changes  III. Radial Loop Formation o This is where the formation of Euchromatin and  Heterochromatin occur (lightly stained, darkly  stained) o Similar to Loop Domains in Bacteria  Compaction Comparison Euchromatin Heterochromatin  Lightly stained (less compact)  Darker Stain (more compact)  Transcriptionally Active  Transcriptionally Inactive  30nm fiber forms a 300nm Radial  Supercoiling occurs to give a very  Loop  tight structure o 300 nm Level of Compaction  o This changes the overall  (*Diameter of The Loop)  diameter (of the “thread”) o 30nm Diameter (*Diameter of   Simply has a 700nm diameter  the “Thread”) fiber, *no level of compaction to   Most chromosomes are largely  describe euchromatic o Not as wound up to allow  access  How Does it Maintain the Loop? – The Role of the Nuclear  Matrix  Compacting chromosomes latch onto the Nuclear  Matrix o Outer Matrix – Nuclear Lamina, Intermediate  Fibers giving support to Inner Nuclear Membrane o Inner Nuclear Matrix Proteins – Scaffold of  proteins of irregular length  DNA has specific sequences that bond with the Inner  Nuclear Matrix Proteins o They use Linker Proteins to Bind to Matrix  Proteins with DNA regions o MARS – Matrix Attachment Regions o SARS – Scaffold Attachment Regions  Features of the Loop o 20,000 to 250,000bp are present in each loop o Cannot break the Linker Protein attachment February 15, 2016 Chapter 3: Cell Division (Cont.)  Genetic Material  Cytogenetics  Eukaryotic Chromosomes  Mitotic Stages  Sexual Reproduction o Gametes o Meiosis preceded by Syngamy (germ cell fusion, fertilization)  This:  1. Keeps Consistent Chromosome Number  2. Brings About Variation to Increase Survival  Interphase still occurs in Meiosis  It has two rounds of division, so a sort of Inter­ Interphase Exists o Interphase II has G1 and G2, but no S Phase  Results in the creation of 4 Genetically Inconsistent  Haploid Cells (small allelic differences exist)  But overall, the divisions are the same  Simply processed by Reduction Division o Meiosis o Spermatogenesis  Testes have Spermatagonial Cells, which are self­renewing  cells  This is a Diploid Cell (Spermatagonia)  These cells divide (through Mitosis) to produce two new  cells, one that remains a Spermatagonial Cell and one that  becomes the Primary Spermatocyte  The Primary Spermatocyte goes through Meiosis to produce  Gametes  After Meiosis I the Primary Spermatocyte has been  split into two Secondary Spermatocytes  The final phase (Meiosis II) results in four Spermatids  The spermatids go on to differentiate into the Sperm  Cells  The main goal of Spermatogensis is to produce haploid  nuclei  What does Sperm Differentiation add?  I. Motility o The develop a flagella, helps motility  II. Enzyme Capsule o This is known as the Acrosome (enzyme capsule that breaks down egg membrane) o Oogenesis  Very important because the cell must initiate and sustain  embryonic development  Accumulation (this is a much more complex process) for  Embryo  I. Cytoplasm and Enzymes  II. mRNA  III. Proteins  IV. Organelles  Creation Process  Special diploid cells in the Ovary are called Oogonia o Mitosis is the first step again o But this isn’t Self­Renewing (constant division)  Oogonia develop into Primary Oocytes and an  additional Oogonia o This one will go through Meiosis I, but in an  Asymmetrical manner o Spindle Apparatus forms to one side, and  organelles follow, forming Secondary Oocyte  and a Polar Body (which divides again)  By month seven, however, the addition Oogonia  degenerate and leave the Primary Oocytes  Through a long activation process, the Primary  Oocytes go on to become Three Polar Bodies and A  Functional Egg  Activation Process  I. Early Development o Through Mitotic Proliferation of early ovary  cells, about 7 Million Oogonia form o As development continues, this number declines to roughly 1 Million Functional Oogonia  (undergo Meiosis)  II. Selection Process (7 Months) o At Seven Months, a selection process occurs to  the 1,000,000 that results in 400­500 Primary  Oocytes  III. Diplotene Arrest (Primary Signal, 7 Months, Just  Before Birth) o At the same time as selection occurs, Primary  Oocytes begin to undergo Meiosis o They are halted at Diplotene, however, in  Prophase I o It’s important to note that Prophase has begun,  so the spindle apparatus has formed  That’s why age creates problems  IV. Second Signal (12 Years, Puberty) o Hormonal shifts result in Meiosis progressing  through to Metaphase II  Occurs in monthly cyclic process o So the first division has occurred, giving rise to a Polar Body  V. Final Signal (Sperm Cell) o Sperm cells arrive and attack the membrane of  the Egg in order to fuse o This signal induces completion of Meiosis and  creation of egg cell and ultimately embryo o Plant Gametogenesis (Double Fertilization)  Methodology of Alternation  Gametophytes are the Haploid Phase, Sporophyte  the Haploid Phase  Large visible structures are generally Gametophytes  Creation Spores Eggs Anther, Stamen (producer) = Male Stigma, Ovary (Producer) = Female Diploid Parts Diploid Parts I. Microsporocyte (Meiosis)     I. Megasporocyte   Megaspores (4) Microspores II. Three Megaspores Degenerate II. Microspores   Pollen Grain This division occurs without Cytokinesis III. Three Rounds of Mitotic Division  and Unequal Cytokinesis  III. Pollen Grain is made of Tube Cell  ultimately result in Seven Cells  (Pollen Tube) and Generative Cell  (Embryo Sac) (one is Binucleate) (Active Sperm Cells) Egg, Central Cell (Binucleate), Synergids (2), Antipodals (3)  Fertilization  I. Stigma (Female Part) o Nectar and lipids present on tip o Lipids and nectar initiate germination,  maturation of pollen grain  II. Pollen Grain (Male) (Pollen Tube and Sperm Cell  Nuclei) o Tube Cell – develops into the pollen tube o Generative Cell – splits into two germ cells  (mitosis) to become active sperm (sperm nuclei)  III. Newly Created Sperm Cells Fertilize (Endosperm  and Embryo, this is the Double Fertilization) o Central Cell (Female) – this Binucleate cells now  becomes a large trinucleate, known as the  Endosperm o Egg Cell (Female) – fertilization of the Egg results  in the growing Embryo  IV. Fleshy fruit forms from the rest of the Ovary and  Ovule o Plant vs. Animal  Plants Start with Meiosis, Animals End with Meiosis  Sex Determination o Different species have different cellular sex mechanisms  Homogametic – XX, same sex chromosome  Heterogametic – XY, different sex chromosomes o Determination  1) Human  2) Insect  Number of X Chromosomes to Autosomal Sets  Ratio 1.0 = Females  Ratio 0.5 = Males  3) Bird  ZZ = Males  ZY = Females  4) Alligators O  33  = 100% Male  < 33  = 100% Female  > 33 = 95% Female  5) Bonilla Worm  Hits the ocean floor? Becomes Female  Hits the Female? Become sperm producing machine  6) Parthenogenesis   Bees, Wasps, all males are Haploid Organisms  Female are all diploid o Morgan’s Work on Chromosomes  Morgan wanted to experiment with Phenotypes, specifically  hoping to induce some sort of mutation in his breeding flies  Inducing through Radiation  White eye mutation occurred and he found 44:1 ratio, with  females being more red  Test Cross  Heterozygous Female with White Eyed normally gives  1:1, but white eyes males die before birth Chapter 10: Chromosome Organization and Molecular Structure  Chromosome Overview o Functions of the Chromosome  1) Genetic Storage  2) Genetic Expression  3) rRNA Assembly  4) Compacting and Sorting (**most critical feature) o Characteristics  Bacteria  Circular (but Borrelia is linear…)  Nucleoid Region  Eukaryotes  Linear  Contained in Nucleus  Diploid somatic cells (24 different types)  Viruses  o “Bad news wrapped up in a protein” o Overview  Genetic material determines the shape and size of a virus  Nucleic acid and proteins are present in the virus  Viruses need a host cell in order to infect   This infection id dependent on the Host Range  Host Range is in essence the ability for the host to be  infected  Primary and Secondary Hosts allow for viral  Emergence (passing it on)


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

25 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Janice Dongeun University of Washington

"I used the money I made selling my notes & study guides to pay for spring break in Olympia, Washington...which was Sweet!"

Bentley McCaw University of Florida

"I was shooting for a perfect 4.0 GPA this semester. Having StudySoup as a study aid was critical to helping me achieve my goal...and I nailed it!"

Parker Thompson 500 Startups

"It's a great way for students to improve their educational experience and it seemed like a product that everybody wants, so all the people participating are winning."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.