Chapter 17: From Geneto Protein
AP Biology
Mrs. Ramon
Overview
10-06A-FlowOfGeneticInfo-L.gif
10-07-Codons-L.gif
The Genetic Code
Gene  Protein
Four nucleotides
20 amino acids
Based on triplet code
Each unit of 3 bases codes for one amino acid
Redundancy in the code but no ambiguity
Start and Stop codons
Only one of the two strands codes for a polypeptide
17_05GeneticCode_L.jpg
Chapter 17: From Gene toProtein
Steps in Protein Synthesis
DNA  mRNA
RNA polymerase II binds to DNA promoter sequence
TATA box
Initiation Site
DNA is separated and one strand is the template
RNA Pol II base pairs mRNA with DNA along one strand
Transcription continues until the termination site is reached
mRNA strand breaks off completely
DNA strands come back together
Elongation
RNA
polymerase
Non-template
strand of DNA
RNA nucleotides
3 end
C
A
U
C
C
A
A
U
T
A
G
G
T
T
A
A
C
G
U
A
T
C
A
T
C
C
A
A
T
T
G
G
3
5
5
Newly made
RNA
Direction of transcription
(“downstream”)
Template
strand of DNA
10-09B-GeneTranscription-L.gif
Steps in Protein Synthesis
mRNA binds to aribosome
Consists of a small andlarge subunit that cometogether for proteinsynthesis
mRNA binding site
tRNA binding sites
P site
Holds tRNA withgrowing polypeptide
A site
Accepts and holdstRNA with next aminoacid
17_13Translation_L.jpg
The ribosome has three binding sites fortRNA
The P site
The A site
The E site
E
P
A
P site (Peptidyl-tRNA
binding site)
E site
(Exit site)
mRNA
binding site
A site (Aminoacyl-
tRNA binding site)
Large
subunit
Small
subunit
Schematic model showing binding sites. A ribosome has an mRNAbinding site and three tRNA binding sites, known as the A, P, and E sites.This schematic ribosome will appear in later diagrams.
(b)
Amino end
Growing polypeptide
Next amino acid
to be added to
polypeptide chain
tRNA
mRNA
Codons
3
5
Schematic model with mRNA and tRNA. A tRNA fits into a binding site when its anticodonbase-pairs with an mRNA codon. The P site holds the tRNA attached to the growing polypeptide.The A site holds the tRNA carrying the next amino acid to be added to the polypeptide chain.Discharged tRNA leaves via the E site.
(c)
Ribosome Association andInitiation of Translation
The initiation stage of translation
Brings together mRNA, tRNA bearing the firstamino acid of the polypeptide, and two subunits ofa ribosome
Large
ribosomal
subunit
The arrival of a large ribosomal subunit completes
the initiation complex. Proteins called initiation
factors (not shown) are required to bring all the
translation components together. GTP provides
the energy for the assembly. The initiator tRNA is
in the P site; the A site is available to the tRNA
bearing the next amino acid.
2
Initiator tRNA
mRNA
mRNA binding site
Small
ribosomal
subunit
Translation initiation complex
P site
GDP
GTP
Start codon
A small ribosomal subunit binds to a molecule of
mRNA. In a prokaryotic cell, the mRNA binding site
on this subunit  recognizes a specific nucleotide
sequence on the mRNA just upstream of the start
codon. An initiator tRNA, with the anticodon UAC,
 base-pairs with the start codon, AUG. This tRNA
carries the amino acid methionine (Met).
1
Met
Met
U
A
C
A
U
G
E
A
3
5
5
3
3
5
3
5
Figure 17.17
Elongation of the PolypeptideChain
In the elongation stage of translation
Amino acids are added one by one to the precedingamino acid
Figure 17.18
Amino end
of polypeptide
mRNA
Ribosome ready for
next aminoacyl tRNA
E
P
A
E
P
A
E
P
A
E
P
A
GDP
GTP
GTP
GDP
2
2
site
site
5
3
TRANSCRIPTION
TRANSLATION
DNA
mRNA
Ribosome
Polypeptide
   Codon recognition. The anticodon
of an incoming aminoacyl tRNA
base-pairs with the complementary
mRNA codon in the A site. Hydrolysis
of GTP increases the accuracy and
efficiency of this step.
1
   Peptide bond formation. An
rRNA molecule of the large
subunit  catalyzes the formation
of a peptide bond between the
new amino acid in the A site and
the carboxyl end of the growing
polypeptide in the P site. This step
attaches the polypeptide to the
tRNA in the A site.
2
   Translocation. The ribosome
translocates the tRNA in the A
site to the P site. The empty tRNA
in the P site is moved to the  E site,
where it is released. The mRNA
moves along with its bound tRNAs,
bringing the next codon to be
translated into the A site.
3
Termination of Translation
The final stage of translation is termination
When the ribosome reaches a stop codon in themRNA
Figure 17.19
Release
factor
Free
polypeptide
Stop codon
(UAG, UAA, or UGA)
5
3
3
5
3
5
When a ribosome reaches a stop
codon on mRNA, the A site of the
ribosome accepts a protein called
a release factor instead of tRNA.
1
The release factor hydrolyzes
the bond between the tRNA in
the P site and the last amino
acid of the polypeptide chain.
The polypeptide is thus freed
from the ribosome.
2
3
The two ribosomal subunits
and the other components of
the assembly dissociate.
17_23PointMutation_L.jpg
Point Mutation
17_24BasePairSubstitution_L.jpg
17_26GeneExpressOverview_L.jpg