Molecular Basis of Inheritance Class 12 Notes Biology Chapter 5

 Page 1


 
 
DNA : Structure of Polynucleotide Chain  
? DNA - Polymer of deoxyribonucleotides 
? Nucleoside = Nitrogenous base + Pentose sugar (linked through ? N - 
glycosidic bond ?) 
Example - adenosine, deoxyadenosine, cytidine, etc. 
? Nucleotide = Nucleoside + Phosphate group (linked through 
phosphodiester bond ?) 
? Many nucleotides link together through 3'  ?-  ?5'  ?phosphodiester bond 
to form polynucleotide chain (as in DNA and RNA). 
? In course of formation of polynucleotide chain, a phosphate moiety 
remains free at 5' end of ribose sugar (5' end of polymer chain) and 
one ­OH group remains free at 3' end of ribose (3' end of polymer 
chain). 
 
Double Helix Model for the Structure of DNA 
? Scientists involved 
? Friedrich Meischer ? - First identified DNA as an acidic 
substance present in nucleus and named it as ‘Nuclein’ 
? Wilkins and Franklin ? - Produced X­ray diffraction data for 
DNA structure 
? Watson and Crick ? - Proposed double helix structure model for 
DNA based on X­ray diffraction data 
? Erwin Chargaff ? - Proposed that in ds DNA, ratios A:T and C:G 
remain same and are equal to one 
Features of double helix structure of DNA: 
Page 2


 
 
DNA : Structure of Polynucleotide Chain  
? DNA - Polymer of deoxyribonucleotides 
? Nucleoside = Nitrogenous base + Pentose sugar (linked through ? N - 
glycosidic bond ?) 
Example - adenosine, deoxyadenosine, cytidine, etc. 
? Nucleotide = Nucleoside + Phosphate group (linked through 
phosphodiester bond ?) 
? Many nucleotides link together through 3'  ?-  ?5'  ?phosphodiester bond 
to form polynucleotide chain (as in DNA and RNA). 
? In course of formation of polynucleotide chain, a phosphate moiety 
remains free at 5' end of ribose sugar (5' end of polymer chain) and 
one ­OH group remains free at 3' end of ribose (3' end of polymer 
chain). 
 
Double Helix Model for the Structure of DNA 
? Scientists involved 
? Friedrich Meischer ? - First identified DNA as an acidic 
substance present in nucleus and named it as ‘Nuclein’ 
? Wilkins and Franklin ? - Produced X­ray diffraction data for 
DNA structure 
? Watson and Crick ? - Proposed double helix structure model for 
DNA based on X­ray diffraction data 
? Erwin Chargaff ? - Proposed that in ds DNA, ratios A:T and C:G 
remain same and are equal to one 
Features of double helix structure of DNA: 
? In a DNA, two polynucleotide chains are coiled to form a helix. 
Sugar­phosphate forms backbone of this helix while bases project in 
wards to each other. 
 
? Complementary bases pair with each other through hydrogen bond. 
Purines always pair with their corresponding pyrimidines. Adenine 
pairs with thymine through two hydrogen bonds while guanine pairs 
with cytosine through three hydrogen bonds. 
 
? The helix is right­handed. 
Pitch - 3.4 nm 
10 bp in each turn 
? The plane of one base pair stacks over the other in a double 
helix. This provides stability to the helix along with hydrogen 
bonding. 
Packaging of DNA Helix  
Page 3


 
 
DNA : Structure of Polynucleotide Chain  
? DNA - Polymer of deoxyribonucleotides 
? Nucleoside = Nitrogenous base + Pentose sugar (linked through ? N - 
glycosidic bond ?) 
Example - adenosine, deoxyadenosine, cytidine, etc. 
? Nucleotide = Nucleoside + Phosphate group (linked through 
phosphodiester bond ?) 
? Many nucleotides link together through 3'  ?-  ?5'  ?phosphodiester bond 
to form polynucleotide chain (as in DNA and RNA). 
? In course of formation of polynucleotide chain, a phosphate moiety 
remains free at 5' end of ribose sugar (5' end of polymer chain) and 
one ­OH group remains free at 3' end of ribose (3' end of polymer 
chain). 
 
Double Helix Model for the Structure of DNA 
? Scientists involved 
? Friedrich Meischer ? - First identified DNA as an acidic 
substance present in nucleus and named it as ‘Nuclein’ 
? Wilkins and Franklin ? - Produced X­ray diffraction data for 
DNA structure 
? Watson and Crick ? - Proposed double helix structure model for 
DNA based on X­ray diffraction data 
? Erwin Chargaff ? - Proposed that in ds DNA, ratios A:T and C:G 
remain same and are equal to one 
Features of double helix structure of DNA: 
? In a DNA, two polynucleotide chains are coiled to form a helix. 
Sugar­phosphate forms backbone of this helix while bases project in 
wards to each other. 
 
? Complementary bases pair with each other through hydrogen bond. 
Purines always pair with their corresponding pyrimidines. Adenine 
pairs with thymine through two hydrogen bonds while guanine pairs 
with cytosine through three hydrogen bonds. 
 
? The helix is right­handed. 
Pitch - 3.4 nm 
10 bp in each turn 
? The plane of one base pair stacks over the other in a double 
helix. This provides stability to the helix along with hydrogen 
bonding. 
Packaging of DNA Helix  
Packaging of DNA Helix 
? Distance between two consecutive base pairs in a DNA = 0.34 nm = 
0.34 × 10 ? -9 ?  m 
? Total number of base pairs in a human DNA = 6.6 × 10 ? 9 ?  bp 
? Total length of human DNA = 0.34 × 10 ? -9 ?  × 6.6 × 10 ? 9 
= ~ 2.2 m 
? 2.2 m is too large to be accommodated in the nucleus (10 ? -6 ?  m). 
? Organisation of DNA in prokaryotes: 
? They do not have nucleus. DNA is scattered. 
? In certain regions called nucleoids, DNA (negatively charged) is 
organised in large loops and is held by some proteins (positively 
charged). 
? Organisation of DNA in eukaryotes: 
? They have positively charged basic proteins called histones 
(positive and basic due to presence of positive and basic amino 
acid residues, lysine and arginine). 
? Histone octamer - Unit of eight molecules of histone 
? DNA (negatively charged) winds around histone octamer 
(positively charged) to form nucleosome. 
 
? 1 nucleosome has approx. 200 bp of DNA. 
? Nucleosomes in a chromatin resemble beads present on strings. 
? Beads on string structure in chromatin are further packaged to 
form chromatin fibres, which further coil and condense to form 
chromosomes during metaphase. 
Page 4


 
 
DNA : Structure of Polynucleotide Chain  
? DNA - Polymer of deoxyribonucleotides 
? Nucleoside = Nitrogenous base + Pentose sugar (linked through ? N - 
glycosidic bond ?) 
Example - adenosine, deoxyadenosine, cytidine, etc. 
? Nucleotide = Nucleoside + Phosphate group (linked through 
phosphodiester bond ?) 
? Many nucleotides link together through 3'  ?-  ?5'  ?phosphodiester bond 
to form polynucleotide chain (as in DNA and RNA). 
? In course of formation of polynucleotide chain, a phosphate moiety 
remains free at 5' end of ribose sugar (5' end of polymer chain) and 
one ­OH group remains free at 3' end of ribose (3' end of polymer 
chain). 
 
Double Helix Model for the Structure of DNA 
? Scientists involved 
? Friedrich Meischer ? - First identified DNA as an acidic 
substance present in nucleus and named it as ‘Nuclein’ 
? Wilkins and Franklin ? - Produced X­ray diffraction data for 
DNA structure 
? Watson and Crick ? - Proposed double helix structure model for 
DNA based on X­ray diffraction data 
? Erwin Chargaff ? - Proposed that in ds DNA, ratios A:T and C:G 
remain same and are equal to one 
Features of double helix structure of DNA: 
? In a DNA, two polynucleotide chains are coiled to form a helix. 
Sugar­phosphate forms backbone of this helix while bases project in 
wards to each other. 
 
? Complementary bases pair with each other through hydrogen bond. 
Purines always pair with their corresponding pyrimidines. Adenine 
pairs with thymine through two hydrogen bonds while guanine pairs 
with cytosine through three hydrogen bonds. 
 
? The helix is right­handed. 
Pitch - 3.4 nm 
10 bp in each turn 
? The plane of one base pair stacks over the other in a double 
helix. This provides stability to the helix along with hydrogen 
bonding. 
Packaging of DNA Helix  
Packaging of DNA Helix 
? Distance between two consecutive base pairs in a DNA = 0.34 nm = 
0.34 × 10 ? -9 ?  m 
? Total number of base pairs in a human DNA = 6.6 × 10 ? 9 ?  bp 
? Total length of human DNA = 0.34 × 10 ? -9 ?  × 6.6 × 10 ? 9 
= ~ 2.2 m 
? 2.2 m is too large to be accommodated in the nucleus (10 ? -6 ?  m). 
? Organisation of DNA in prokaryotes: 
? They do not have nucleus. DNA is scattered. 
? In certain regions called nucleoids, DNA (negatively charged) is 
organised in large loops and is held by some proteins (positively 
charged). 
? Organisation of DNA in eukaryotes: 
? They have positively charged basic proteins called histones 
(positive and basic due to presence of positive and basic amino 
acid residues, lysine and arginine). 
? Histone octamer - Unit of eight molecules of histone 
? DNA (negatively charged) winds around histone octamer 
(positively charged) to form nucleosome. 
 
? 1 nucleosome has approx. 200 bp of DNA. 
? Nucleosomes in a chromatin resemble beads present on strings. 
? Beads on string structure in chromatin are further packaged to 
form chromatin fibres, which further coil and condense to form 
chromosomes during metaphase. 
? Non­histone chromosomal proteins - Additional set of proteins 
required for packaging of chromatin at higher level 
  
 
Transforming principle, Hershey and Chase experiments, & 
Properties of genetic material  
  
Discovery of DNA as a Genetic Material 
? Though principles of inheritance and discovery of chromosomes in 
nucleus were achieved long time back, there was confusion about 
which molecule acted as genetic material. 
Transforming Principle 
? Griffith performed experiments with the bacteria  ?Streptococcus 
pneumoniae ?. This bacterium has two strains - S strain and R strain. 
S strain Bacteria   R strain Bacteria 
? Produce smooth colonies on 
culture plate 
? Produce rough colonies on 
culture plate 
? Have a polysaccharide coat  ? Do not have a 
polysaccharide coat 
? Virulent (causes 
pneumonia) 
? Non­virulent (does not cause 
pneumonia) 
? Griffith’s experiment 
Page 5


 
 
DNA : Structure of Polynucleotide Chain  
? DNA - Polymer of deoxyribonucleotides 
? Nucleoside = Nitrogenous base + Pentose sugar (linked through ? N - 
glycosidic bond ?) 
Example - adenosine, deoxyadenosine, cytidine, etc. 
? Nucleotide = Nucleoside + Phosphate group (linked through 
phosphodiester bond ?) 
? Many nucleotides link together through 3'  ?-  ?5'  ?phosphodiester bond 
to form polynucleotide chain (as in DNA and RNA). 
? In course of formation of polynucleotide chain, a phosphate moiety 
remains free at 5' end of ribose sugar (5' end of polymer chain) and 
one ­OH group remains free at 3' end of ribose (3' end of polymer 
chain). 
 
Double Helix Model for the Structure of DNA 
? Scientists involved 
? Friedrich Meischer ? - First identified DNA as an acidic 
substance present in nucleus and named it as ‘Nuclein’ 
? Wilkins and Franklin ? - Produced X­ray diffraction data for 
DNA structure 
? Watson and Crick ? - Proposed double helix structure model for 
DNA based on X­ray diffraction data 
? Erwin Chargaff ? - Proposed that in ds DNA, ratios A:T and C:G 
remain same and are equal to one 
Features of double helix structure of DNA: 
? In a DNA, two polynucleotide chains are coiled to form a helix. 
Sugar­phosphate forms backbone of this helix while bases project in 
wards to each other. 
 
? Complementary bases pair with each other through hydrogen bond. 
Purines always pair with their corresponding pyrimidines. Adenine 
pairs with thymine through two hydrogen bonds while guanine pairs 
with cytosine through three hydrogen bonds. 
 
? The helix is right­handed. 
Pitch - 3.4 nm 
10 bp in each turn 
? The plane of one base pair stacks over the other in a double 
helix. This provides stability to the helix along with hydrogen 
bonding. 
Packaging of DNA Helix  
Packaging of DNA Helix 
? Distance between two consecutive base pairs in a DNA = 0.34 nm = 
0.34 × 10 ? -9 ?  m 
? Total number of base pairs in a human DNA = 6.6 × 10 ? 9 ?  bp 
? Total length of human DNA = 0.34 × 10 ? -9 ?  × 6.6 × 10 ? 9 
= ~ 2.2 m 
? 2.2 m is too large to be accommodated in the nucleus (10 ? -6 ?  m). 
? Organisation of DNA in prokaryotes: 
? They do not have nucleus. DNA is scattered. 
? In certain regions called nucleoids, DNA (negatively charged) is 
organised in large loops and is held by some proteins (positively 
charged). 
? Organisation of DNA in eukaryotes: 
? They have positively charged basic proteins called histones 
(positive and basic due to presence of positive and basic amino 
acid residues, lysine and arginine). 
? Histone octamer - Unit of eight molecules of histone 
? DNA (negatively charged) winds around histone octamer 
(positively charged) to form nucleosome. 
 
? 1 nucleosome has approx. 200 bp of DNA. 
? Nucleosomes in a chromatin resemble beads present on strings. 
? Beads on string structure in chromatin are further packaged to 
form chromatin fibres, which further coil and condense to form 
chromosomes during metaphase. 
? Non­histone chromosomal proteins - Additional set of proteins 
required for packaging of chromatin at higher level 
  
 
Transforming principle, Hershey and Chase experiments, & 
Properties of genetic material  
  
Discovery of DNA as a Genetic Material 
? Though principles of inheritance and discovery of chromosomes in 
nucleus were achieved long time back, there was confusion about 
which molecule acted as genetic material. 
Transforming Principle 
? Griffith performed experiments with the bacteria  ?Streptococcus 
pneumoniae ?. This bacterium has two strains - S strain and R strain. 
S strain Bacteria   R strain Bacteria 
? Produce smooth colonies on 
culture plate 
? Produce rough colonies on 
culture plate 
? Have a polysaccharide coat  ? Do not have a 
polysaccharide coat 
? Virulent (causes 
pneumonia) 
? Non­virulent (does not cause 
pneumonia) 
? Griffith’s experiment 
 
? Live R strain in the presence of heat­killed S strain produce virulence 
because somehow R strain bacteria is transformed by heat­killed S 
strain bacteria. Hence, it was concluded that there must be transfer of 
genetic material. 
Biochemical Nature of Transforming Material 
? Avery, McLeod, and McCarthy worked to determine the biochemical 
nature of genetic material responsible for transformation. 
?  
?  
? This suggests that DNA has to be the genetic material. 
Hershey and Chase Experiment to Confirm DNA as the Genetic 
Material