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

Bisc 102 - Chapter 7: DNA Structure and Gene Function

by: Alexis Neely

Bisc 102 - Chapter 7: DNA Structure and Gene Function Bisc 102

Marketplace > University of Mississippi > College of Liberal Arts > Bisc 102 > Bisc 102 Chapter 7 DNA Structure and Gene Function
Alexis Neely
GPA 3.6

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

Chapter 7 Notes
Inquiry Into Life Human Biology
Carla Beth Carr
Class Notes
25 ?




Popular in Inquiry Into Life Human Biology

Popular in College of Liberal Arts

This 6 page Class Notes was uploaded by Alexis Neely on Sunday September 25, 2016. The Class Notes belongs to Bisc 102 at University of Mississippi taught by Carla Beth Carr in Fall 2016. Since its upload, it has received 5 views. For similar materials see Inquiry Into Life Human Biology in College of Liberal Arts at University of Mississippi.


Reviews for Bisc 102 - Chapter 7: DNA Structure and Gene Function


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: 09/25/16
7.1 DNA Is a Double Helix    ­ Life depends on ​DNA (deoxyribonucleic acid), ​  a molecule that stores the information  each cell needs to produce proteins.  ­ In 1953 biochemist James Watson and English physicist Francis Crick used two lines of  evidence to deduce DNA’s structure. Biochemist Erwin Chargaff had shown that the  amount of guanine in a DNA molecule always equals the amount of cytosine, and the  amount of adenine always equals the amount of thymine. English physicist Maurice  Wilkins and chemist Rosalind Franklin used a technique called X­ray diffraction to  determine the three­dimensional shape of the molecule. The X­ray diffraction pattern  revealed a regularly repeating structure of building blocks. Watson and Crick combined  these clues to build a ball­and­stick model of the DNA molecule.  ­ The DNA double helix resembles a twisted ladder. The twin rails of the ladder, called  sugar­phosphate “backbones,” are alternating units of deoxyribose and phosphate joined  with covalent bonds. The two chains are parallel to each other, but are oriented in  opposite directions.  ­ The ladder’s rungs are A­T and C­G base pairs joined by hydrogen bonds. These base  pairs arise from the chemical structures of the nucleotides.  ­ The two strands of a DNA molecule are c ​ omplementary t ​ o each other. The sequence of  each strand determines the sequence of the other. An A on one strand means a T on the  opposite, and a G on one means a C on the other.  ­ An organism's g ​ enome i​ s all of the genetic material in its cells. In a eukaryotic cell, the  majority of the genome is divided among multiple chromosomes housed inside the cell’s  nucleus; each ​chromosome ​is a discrete package of DNA coiled around proteins. On  the other hand, the genome of a bacterial cell typically consists of one circular  chromosome.  ­ A ​gene ​is a sequence of DNA nucleotides that encodes a specific protein or RNA  molecule; the human genome includes 20,00 to 25,000 genes scattered on its 23 pairs  of chromosomes. A bacterial chromosome is also divided into multiple genes.    7.2 DNA Stores Genetic Information: An Overview    ­ In the 1940s, biologists deduced that each gene somehow controls the production of one  protein. In the next decade, Watson and Crick described this relationship between  nucleic acids and proteins as a flow of information the called the “central dogma”. First,  in ​transcription​, a cell “rewrites” a gene’s DNA sequence to a complementary RNA  molecule. Then, in ​translation, ​  the information in RNA is used to assemble a different  class of molecule: a protein.  ­ Messenger RNA (mRNA) c ​ arries the information that specifies a protein. The mRNA is  divided into genetic “code words” called codons; a c ​ odon  ​ is a group of three consecutive  mRNA bases that corresponds to one amino acid. T ​ ransfer RNA (tRNA)  ​ molecules are  “connectors” that bind an mRNA codon at one end and a specific amino acid at the  other. Their role is to carry each amino acid to the correct spot along the mRNA  molecule. R​ ibosomal RNA (rRNA) c ​ ombines with proteins to form a ​ribosome, ​  the  physical location where translation occurs.    7.3 Transcription Uses a DNA Template to Build RNA    ­ DNA is a double helix, but only one of the two strands contains the information encoding  each protein. This strand, called the t ​ emplate strand, ​  contains the DNA sequence that  is actually copied to RNA.  ­ The enzymes that carry out transcription recognize the ​promoter​, a DNA sequence that  not only signals a gene’s start but also indicates which of the two strands is the template.  Transcription occurs in three stages.  ­ 1. ​Initiation:​ Enzymes unzip the DNA double helix corresponding to the gene,  exposing the template strand. ​RNA polymerase, t ​ he enzyme that builds an RNA  chain, may then attach to the promoter. Often, however, proteins called  transcription factors must also bind to the promoter for RNA polymerase to attach  to the DNA.  ­ 2. ​ longation: R ​ NA polymerase moves along the DNA template strand, adding  RNA nucleotides that are complementary to exposed bases on the DNA template  strand.  ­ 3. ​ ermination: A ​  ​ erminator ​sequence in DNA signals the end of the gene.  Upon reaching the terminator, the RNA polymerase enzyme separates from the  DNA template and released the newly produced RNA. The DNA molecule then  resumes its usual double helix shape.  ­ As the RNA molecule forms, it curls into a three­dimensional shape dictated by  complementary base pairing within the molecule. The final shape determines whether  the RNA functions as mRNA, rRNA, or rRNA.  ​ ­ The phrase g ​ ene expression can therefore mean the production of either a functional  RNA molecule or a protein.  ­ In bacteria and archaea, ribosomes may begin translating mRNA to a protein before  transcription is even complete. In eukaryotic cells, however, mRNA is usually altered  before it leaves the nucleus to be translated.  ­ A short sequence of modified nucleotides, called a cap, is added to one end of the  mRNA molecule. At the opposite end, 100 to 200 adenine are added, forming a “poly A  tail.” Together, the cap and poly A tail help ensure that ribosomes attach to the correct  end of the mRNA.   ­ Introns ​are portions of the mRNA that are removed before translation. The remaining  portions, called ​exons​, are spliced together to form the mature mRNA that leaves the  nucleus to be translated. (Exons are the parts of the mRNA that are actually expressed  or that exit the nucleus).          7.4 Translation Builds the Protein    ­ Genetic code ​is the set of “rules” by which a cell uses the codons in mRNA to to  assemble amino acids into a protein.    Translation Requires mRNA, tRNA and Ribosomes  ­ Translation ­ the actual construction of a protein ­ requires three main types of  participants. The first type is mRNA, the molecule that carries the genetic information  encoding a protein.  ­ The second type of participant is tRNA. This “bilingual” molecule carries amino acids  from the cytoplasm to the mRNA being translated. tRNA interacts with mRNA via its  anticodon​, a three­base loop on tRNA that is complementary to one mRNA codon.  ­ The remaining participant in translation is the ribosome, the site of translation. Each cell  has many ribosomes, which may be free in the cytosol or attached to the rough  endoplasmic reticulum.  Translation Occurs in Three Steps  ­ The process of translation is divided into three stages, during which mRNA, tRNA  molecules, and ribosomes come together, link amino acids into a chain, and then  dissociate again.  ­ Initiation ​brings together the ribosomal subunits, mRNA, and the tRNA carrying the first  amino acid.  ­ Elongation​ begins, and a tRNA molecule bearing the second amino acid binds to the  second codon. The first amino acid forms a covalent bond with the second amino acid.  Additional tRNAs bring subsequent amino acids encoded in the mRNA.  ­ Termination​ occurs when a release factor binds to the stop codon. All components of  the translation machine are released, along with the completed polypeptide.  ­ The cell maximizes efficiency by producing multiple copies of each mRNA; moreover,  many ribosomes may simultaneously translate the same mRNA molecule.  Proteins Must Fold Correctly after Translation  ­ Regions of the amino acid chain attract or repel other parts, contorting the polypeptide  overall shape. Enzymes catalyze the formation of chemical bonds, and “chaperone”  proteins stabilize partially folded regions.  ­ Proteins can fold incorrectly if the underlying DNA sequence is altered because the  encoded protein may have the wrong sequence of amino acids.  ­ In addition to folding, some proteins must be altered in other ways before they become  functional.    7.5 Protein Synthesis is Highly Regulated  ­ Producing proteins costs tremendous amounts of energy.  ­ Considering the high cost of making a protein, it makes sense that cells save energy by  not producing unneeded proteins.      Operons Are Groups of Bacterial Genes that Share One Promoter  ­ An ​operon​ is a group of related genes plus a promoter and an operator that control the  transcription of the entire group at once. The promoter, as described earlier, is the site to  which RNA polymerase attaches to begin transcription.  ­ The ​operator ​is a DNA sequence located between the promoter and the  protein­encoding regions. If a protein called a r ​ epressor ​ binds to the operator, it  prevents the transcription of the genes.  Eukaryotic Organisms Use Many Methods to Regulate Gene Expression  ­ In multicellular eukaryotes, the control of protein synthesis is more complex than in  bacteria, because different cell types express different combinations of genes.  (REFER TO FIGURE 7.11 IN BOOK FOR FOLLOWING:)  ­ DNA Availability  ­ Transcription Factors  ­ mRNA processing  ­ mRNA Exit from Nucleus  ­ mRNA Degradation  ­ Protein Processing and Degradation    7.6 Mutations Change DNA  ­ A ​mutation ​is any change in a cell’s DNA sequence. The change may occur in a gene or  in a regulatory region such as a promoter. Although some mutations do cause illness,  they also provide the variation that makes life interesting and evolution possible.  Mutations Range from Silent to Devastating  ­ A mutation may change one or a few base pairs or affect large portions of a  chromosome.  ­ A ​substitution mutation ​is the replacement of one DNA base with another. Such a  mutation is “silent” if the mutated gene encodes the same protein as the original version.  Mutations can be silent because more than one codon encodes most amino acids.  ­ An ​insertion mutation a ​ dds one or more nucleotides to a gene; a d ​ eletion mutation  removes nucleotides. In a ​frameshift mutation, ​  nucleotides are added or deleted by a  number other than a multiple of three.  What Causes Mutations?  ­ Some mutations occur spontaneously with outside causes, a DNA replication error, or  during meiosis.  ­ A  ​ mutagen ​is any external agent that induces mutations.  ­ Alleles ​ are variants of genes.  ­ The importance of mutations in evolution became clear with the discovery of ​homeotic  genes​, which encode transcription factors that are expressed during the development of  an embryo.  ­ Mutations can also be enormously useful in science and agricultures. Geneticists  frequently induce mutations to learn how   genes normal function.        Viruses Are Genes Wrapped in a Protein Coat  ­ A ​virus​ is a small, infectious agent that is simply genetic information enclosed in a  protein coat.  Viruses Are Smaller and Simpler than Cells  ­ A typical virus is much smaller than a cell.  ­ Viruses are simple structures that lack many of the characteristics of cells. All viruses,  however, have g ​ enetic information  ​ and a ​ rotein coat. ​   ­ Some viruses have a lipid­rich e ​ nvelope, ​  an outer layer derived from the host cell’s  membrane.  ­ Bacteriophages a ​ re viruses that infect bacteria.  Viral Replication Occurs in Five Stages  ­ Attachment: ​A virus attaches to a host cell by adhering to a receptor molecule on the  cell’s surface.  ­ Penetration: ​Animal cells engulf virus particles and bring them into the cytoplasm via  endocytosis. Viruses that infect plants often enter their host cells by hitching a ride on  the mouthparts of insects that munch on leaves.  ­ Synthesis: ​The host cell produces multiple copies of the viral genome.  ­ Assembly: ​The subunits of the protein coat join, and then genetic information is packed  inside.  ­ Release: ​Once the virus particles are assembled, they are ready to leave the cell. The  cell may die as enveloped viruses carry off segments of the cell membrane.    7.8 Viruses Infect All Cell Types  ­ Following attachment to the host cell and penetration of the viral genetic material,  viruses may or may not immediately cause cell death. The two viral replication strategies  in bacteriophages are called lytic and lysogenic infections.  ­ In the lytic pathway, the host cell bursts (lyses) when particles leave the cell. In lysogeny,  viral DNA replicates along with the cell, but new viruses are not produced. Stress in the  host cell may trigger a lysogenic virus to switch to the lytic pathway.  Bacteriophages May Kill Cells Immediately or “Hide” in a Cell  ­ In a lytic infection, a virus enters a bacterium, immediately replicates, and causes the  host cell to burst (lyse) as it releases a flood of new viruses. The newly released viruses  infect other bacteria, repeating the process until all of the cells are dead.  ­ In a ​lysogenic infection, ​  the genetic material of a virus is replicated along with the  bacterial chromosome, but the cell is not immediately destroyed. At some point,  however, the virus reverts to a lytic cycle, releasing new viruses and killing the cell.  ­ A ​prophage ​is the DNA of a lysogenic bacteriophage that is inserted into the host  chromosome.  ­ During a lysogenic stage, the viral DNA does not damage the host cell. At some signal,  such as stress from DNA damage or cell starvation, these viral proteins trigger a lytic  infection cycle that kills the cell and releases new viruses that infect other cells. The next  ​ ​


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!"


"Their 'Elite Notetakers' are making over $1,200/month in sales by creating high quality content that helps their classmates in a time of need."

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.