Успадкування , зчеплене зі статтю. Матеріал для учнів 11 класу.

  

Генетика статі й успадкування, зчеплене зі статтю

Способи визначення статі

У живих організмів існує кілька способів визначення того, якої статі особина розів’ється із зиготи. Майбутню стать можуть визначати зовнішні умови (якщо личинка черв’яка бонелії перебуває на дні океану, то з неї розвивається самка, а якщо на хоботку самки — то самець), плоїдність організму (у бджіл і мурах гаплоїдні особини — самці, а диплоїдні — самки) чи спеціальні статеві хромосоми, як у дрозофіл (інші хромосоми в цьому випадку називають аутосомами) (мал. 32.1).

Статеві хромосоми

Якщо організм визначає свою стать за допомогою статевих хромосом, то він має одну або дві такі хромосоми. Якщо статевих хромосом дві, то вони зазвичай відрізняються за розміром (одна велика, а друга маленька). А особини різної статі мають або дві великі хромосоми (гомогаметна стать), або одну велику й одну маленьку (гетерогаметна стать). Позначають такі хромосоми латинськими літерами. Наприклад, велику хромосому можуть позначати літерою X, а малу — літерою Y.

У різних організмів гомогаметною може бути як жіноча, так і чоловіча стать. Наприклад, у ссавців і мух гомогаметною є жіноча стать ('її представники мають по дві Х-хромосоми, генотип — XX), а гетерогаметною — чоловіча (її представники мають одну X- і одну Y-хромосоми, генотип — XY). У більшості птахів і метеликів, навпаки, гомогаметною статтю є чоловіча (її представники мають по дві однакові хромосоми, але позначаються вони вже іншою латинською літерою — Z, генотип — ZZ), а гетерогаметною — жіноча (генотип — ZW) (мал. 32.2).

Гени, зчеплені зі статтю

Гени, які розташовані у статевих хромосомах, називаються генами, зчепленими зі статтю. Прикладами таких генів є гени забарвлення очей у Х-хромосомі дрозофіли, гени дальтонізму й гемофілії в Х-хромо-сомі людини та гени гіпертрихозу й іхтіозу в Y-хромосомі людини.

Особливістю генів, які зчеплені зі статтю, є те, що вони можуть перебувати у стані гемізиготи. Гемізигота — це диплоїдна особина, яка має лише один алель певного гена. Цей стан виникає внаслідок того, що особини однієї зі статей мають дві різні статеві хромосоми. Наприклад, у котів у Х-хромосомі генів багато, а в У-хромосомі мало. Через це навіть рецесивні алелі генів Х-хромосоми будуть проявлятися у фенотипі, бо немає другої хромосоми з домінантним алелем.

Успадкування генів статевих хромосом

Розглянемо особливості успадкування генів, зчеплених зі статтю, на прикладі ссавців. З генами, які розташовані в У-хромосомі самців, усе просто. Вони передаються напряму від самця до самця і в самок проявлятися не можуть. Вони завжди перебувають у стані гемізиготи, бо в нормі ця хромосома в ядрі клітини тільки одна.

Успадкування генів, які розташовані на Х-хромосомах, більш складне. В організмі самок вони поводяться як звичайні гени аутосом (нестатевих хромосом), бо Х-хромосом тут дві. В організмі самців ці гени проявляють себе у стані гемізиготи. Тому ознаки, які визначаються рецесивними алелями таких генів, проявляються у самців завжди. А отримують вони їх від своїх матерів (мал. 32.3).

У деяких тварин статеві хромосоми одного типу, й одна стать має лише одну статеву хромосому, а друга — дві однакові. Так, серед клопів, ящірок і деяких птахів трапляються види з генотипами чоловічої та жіночої статей ZZ і Z0 та X0 і XX відповідно (цифра 0 у запису означає відсутність другої пари хромосоми).

Качкодзьоб має п'ять пар статевих хромосом. У його гаметах міститься або п'ять Х-хромосом, або п'ять /-хромосом. Ці хромосоми утворюють один комплекс і під час поділу клітини розходяться завжди разом.

У спільного предка однопрохідних та інших ссавців, який жив приблизно 165 млн років тому, статевих хромосом ще не було.

У живих організмів існує кілька способів визначення майбутньої статі організму. Один із найбільш поширених — за допомогою статевих хромосом. У ссавців самці мають статеві хромосоми ХУ, а самки — XX. Гени, які розташовані у статевих хромосомах, називаються генами, зчепленими зі статтю. Ознаки, які визначаються рецесивними алелями генів Х-хромосоми, проявляються у самців, але передаються через самок. Гени, які розташовані в У-хромосомі, передаються напряму по лінії самців.
 Успадкування, зчеплене зі статтю
 

У живих організмів існує кілька способів визначення статі. Стать можуть визначати зовнішні умови (у черва бонелії), плоїдність організму (у бджіл і мурах гаплоїдні особини — самці, а диплоїдні — самки) чи спеціальні статеві хромосоми (інші хромосоми в цьому випадку називають аутосомами).

Відео YouTube

Статеві хромосоми можуть бути одного або двох типів. Якщо статеві хромосоми певного виду одного типу, то стать визначається наявністю у хромосомному наборі однієї або двох статевих хромо­сом. Якщо статеві хромосоми двох типів, то одна стать має дві од­накові статеві хромосоми (гомогаметна стать), а друга — дві різні (гетерогаметна стать).

Наприклад, у людини і двокрилих комах гомогаметною є жі­ноча стать (її представники мають по дві Х-хромосоми, генотип — XX), а гетерогаметною — чоловіча (її представники мають одну X- і одну Y-хромосоми, генотип — XY). У більшості птахів і метеликів, навпаки, гомогаметною статтю є чоловіча (її представники мають по дві однакові хромосоми, але позначаються вони вже ін­шою латинською літерою — Z, генотип — ZZ), а гетерогаметною — жіноча (генотип — ZW).

У деяких тварин статеві хромосоми одного типу, й одна стать має лише одну статеву хромосому, а друга — дві однакові. Так, се­ред клопів, ящірок і деяких птахів трапляються види з генотипами чоловічої і жіночої статей ZZ і Z0 та Х0 і XX відповідно (цифра 0 у запису означає відсутність другої хромосоми пари).

У людини генотип статі певного індивідума визначають шляхом вивчення клітин, які не діляться. Одна Х-хромосома завжди виявля­ється в активному стані й має звичайний вигляд. Інша, якщо вона є, перебуває в інактивованому стані у вигляді щільної структури, яку називають тільцем Барра (факультативний гетерохроматин). Число тілець Барра завжди на одиницю менше числа Х-хромосом у клітині. Тобто в нормі в клітинах чоловіків цих тілець немає, а в жінок є лише одне тільце Барра. Завдяки цьому, незважаючи на те що жінки мають дві Х-хромосоми, а чоловіки — тільки одну, експресія генів Х-хромосоми відбувається на одному й тому самому рівні в обох статей.

Y-хромосома людини вважається генетично інертною, бо в ній дуже мало генів. Однак вплив Y-хромосоми на детермінацію статі в людини дуже значний.

Вірогідність інактивації обох Х-хромосом у клітинах жінок од­накова. Тому половина клітин жінки має інактивовану одну хро­мосому, а половина — другу. Таким чином, жіночі особини, гетеро­зиготні за генами статевих хромосом, є мозаїками. Так, черепахове забарвлення кішок обумовлене тим, що ген забарвлення шерсті представлений у одній з їх Х-хромосом алелем рудого забарвлення, а в іншій — алелем чорного забарвлення.

Гени, які розташовані у статевих хромосомах, називаються гена­ми, зчепленими зі статтю. Прикладами таких генів є гени забарвлення очей у Х-хромосомі дрозофіли, гени дальтонізму й гемофілії в Х-хро- мосомі людини та гени облисіння й іхтіозу в Y-хромосомі людини.