遺伝子の発現について質問です。大学受験問題。

質問

よろしくお願いいたします。

カルビン・ベンソン回路で働くRBCS遺伝子は、その発現が光によって影響を受ける。実験によりRBCSは光の有無にかかわらず、根では発言しない仕組みが備わっていることが推定される。それでは仮に根では光の有無にかかわらずRBCSがつねに発現する個体と発現しない個体が存在した場合、どちらの個体が生存上有利といえるか。

という問題です。私の解答としては、RBCSはカルビン・ベンソン回路で働くが、カルビン・ベンソン回路が行われる葉緑体は根には存在しないので、反応は進まない。よってどちらの個体にも生存上有利不利はない。としました。

ですが、解答では、RBCSはカルビン・ベンソン回路で働く酵素の遺伝子であるため、光合成が行われない根の細胞で発現してもエネルギーの無駄になる。よって、根でRBCSを発現しない個体が生存上有利である。とありました。

ですが、遺伝子が発現しても反応は進まないのだから、エネルギーは消費しないと私は思います。

そこで、質問ですが、解答でいうエネルギーとはカルビン・ベンソン回路は進むがなにも生み出さないといっているのでしょうか？それとも、カルビン・ベンソン回路は進まず、エネルギーとは、他で消費するということでしょうか？例えば、RBCSの発現そのものにエネルギーがいるとかでしょうか？

なんだかよくわかりません。どなたかアドバイスをお願いいたします。

回答No.1

yakyutuku · ベストアンサー

すいません、RBCSは知りません。RubisCOのことでしょうか？
　RubisCOは葉の中で最も多いたんぱく質です。そんなものがよそで作られては無駄もいいとこです。
　まずタンパクを合成するには、アミノ酸が必要です。これももとは糖と硝酸イオンなどから植物がエネルギーを使って作ったものです。
　次に翻訳ですが、これは一アミノ酸を伸ばすたびに、GDPを一つ消耗します。（高校で習うかどうかは知りません）
　最後に転写ですが、RNAもエネルギー状態の高い三燐酸のものを、合成過程で一燐酸としてしまいます。
　セントラルドグマと逆の順で説明してしまいましたが、タンパクを作るということは各所でエネルギーを使用します。少量であれば問題ないかもしれませんが、RubisCOのような量になると、馬鹿にならないと思います。

お礼

早速ご回答いただいましたありがとうございます。
この問題には一応説明書きがあり、
「RuBisCOは大小２種類のサブユニット（ポリペプチド）からなるが、そのうち小さいサブユニットの遺伝子をrbcsという。」
ということです。

なるほど、タンパク質を作るには確かにエネルギーがいりそうですね。
すいません、「遺伝子の発現」に関してちゃんと理解していなかったようなので追加で質問なのですが、それでは、「根では発現しない」とは、根の遺伝子（？）にはrbcsの遺伝子も存在するが、転写調節領域のコントロールにより、遺伝子があってもその部分は、転写もされない（翻訳も）ということでよろしいでしょうか？遺伝子じたいは存在するかもしれないのですよね？
すいませんが、よろしくお願いします。

回答No.2

suiran2

ルビスコの大サブユニットをコードする遺伝子rbcLは葉緑体ゲノムに存在しますが、小サブユニットの遺伝子rbcSは核ゲノムに存在します。根でも遺伝子は存在しますが、rbcSは光(フィトクローム系)や光合成産物等により調節を受けています。

ご指摘のように転写調節領域のコントロールにより転写段階での調節、転写後のスプライシングでの調節等、その調節機構は現在研究中と思います。

お勉強の夜食にナビスコなどいかがですか。ルビスコは夜食にナビスコを囓りながら研究した研究者が名付けました。これ本当のお話です。

お礼

ご回答ありがとうございます。
根にもrbcsの遺伝子自体は存在するのですね。
大変参考になりました。ありがとうございます。

ナビスコ⇒ルビスコですか。
夜、またがんばります。いつも応援ありがとうございます。