Генетика статі. Успадкування, зчеплене зі статтю
Які ознаки визначають стать?
Статеві
ознаки можуть бути морфологічними, фізіологічними, біохімічними,
поведінковими тощо, але всі вони визначаються генами. Ознаки статі
поділяють на первинні та вторинні. Первинними статевими ознаками є ті
ознаки, що визначають наявність та будову репродуктивних органів, які
беруть участь у гаметогенезі та заплідненні (наприклад, маточка
квіткових чи яєчники ссавців). Ці ознаки формуються в ембріогенезі.
Вторинні статеві ознаки відрізняють одну стать від іншої й не беруть
участі у відтворенні.
Вони
залежать від первинних ознак, розвиваються під дією гормонів і
з’являються в організмів в період статевого дозрівання (наприклад,
особливості будови тіла чоловіків й жінок, пір’євий покрив самців і
самок фазанів) (іл. 102).
Іл. 102. Вторинні статеві ознаки самки і самця фазана
Розвиток
статевих ознак в онтогенезі є складним процесом, що відбувається під
дією чинників середовища і великої кількості генів. Гени, що визначають
статеві ознаки, розташовані в статевих хромосомах і аутосомах:
1)
гени статевих хромосом, що визначають ознаки, зчеплені зі статтю
(наприклад, гемофілія та дальтонізм у людини, забарвлення очей у
дрозофіли);
2)
гени аутосом, що проявляються лише в однієї зі статей (наприклад,
несучість птахів, розміри молочних залоз) або у представників обох
статей (наприклад, ріст волосся у людини).
Іл. 103. Статеві хромосоми людини (X і Y) під електронним мікроскопом
У
більшості організмів стать визначається генами статевих хромосом (іл.
103). Для позначення цих хромосом використовують літери X, Y, Z і W.
Відсутність статевої хромосоми позначається цифрою 0. Стать, яка
продукує гамети, що не відрізняються за статевими хромосомами,
називається гомогаметною (XX, ZZ), а стать, у якої гамети відрізняються,
- гетерогаметною (XY, Z0).
Отже, стать характеризується сукупністю ознак, що визначаються генами, розташованими в статевих хромосомах і аутосомах.
Як визначається стать під час розвитку організмів?
Існує три основні типи визначення статі за часовою організацією: до запліднення, в момент запліднення та після запліднення.
Визначення
статі до запліднення, як правило, відбувається внаслідок неоднакового
розподілу поживних речовин між яйцеклітинами. З бідних на поживні
речовини яйцеклітин розвиваються самці, а з багатих - самки (наприклад, у
коловерток і попелиць).
Визначення
статі після запліднення пов'язане з упливом чинників зовнішнього
середовища. Так, у крокодилів, черепах з відкладених яєць самці та самки
вилуплюються залежно від температури середовища.
У
більшості роздільностатевих організмів стать майбутньої особини
визначається в момент запліднення і залежить від того, скільки і які зі
статевих хромосом поєднуються в зиготі.
В органічному світі існують різні типи хромосомного визначення статі (іл. 104):
Іл. 104. Типи хромосомного визначення статі
1) XX - жіноча стать; XY - чоловіча стать (наприклад, ссавці, амфібії, двокрилі комахи);
2) XX - жіноча стать; X0 - чоловіча стать (таргани, прямокрилі);
3) ZZ - чоловіча стать; ZW - жіноча стать (наприклад, птахи, рептилії);
4)
ZZ - жіноча стать; Z0 - чоловіча стать (наприклад, бджоли,
моль). Диплоїдний набір хромосом організмів, що розмножується статево,
містить аутосоми (хромосоми, однакові у особин різної статі)
та гоносоми, або статеві хромосоми (неоднакові хромосоми особин
різної статі). Так, у людини загальна кількість хромосом дорівнює 2n =
46, серед яких наявні 44 аутосоми та 2 статеві хромосоми (44А + XX
-жіноча стать, 44А + XY - чоловіча стать).
Початковим
етапом визначення статі є вплив на яйцеклітину, зиготу чи особину
стать-детермінуючих факторів. Це можуть бути як фактори середовища
(температура, кількість поживних речовин у яйцеклітині тощо), так і
генетичні (наявність у зиготі генів, котрі визначають стать). Дія
стать-детермінуючого фактора зумовлює експресію відповідного ключового
гена, який впливає на активність інших генів. Так, у ссавців ключовим
геном є ген TDF/SRY (Testis
Determining
Factor/ Sex determining Region Y gene), розташований у Y-хромосомі. Цей
ген, у свою чергу, активує гормони, що впливають на гени, які
визначають стать, а згодом і на чинники диференціації статевих ознак.
Отже, формування статі в організмів визначається генотипом й умовами середовища.
Які особливості успадкування, зчепленого зі статтю?
Успадкування,
зчеплене із статтю, - це успадкування ознак, гени яких розташовані в
статевих хромосомах. Цей вид зчепленого успадкування відкрив Т. Морган у
1910 р., досліджуючи успадкування забарвлення очей у дрозофіли.
Приклади ознак, зчеплених зі статтю: а) ознаки, які успадковуються через
X-хромосому, - гемофілія, дальтонізм, колір емалі зубів у людини, колір
шерсті у кішок тощо (іл. 105); б) ознаки, що успадковуються через
Y-хромосому - оволо-сіння вушних раковин (гіпертрихоз), рогові луски на
шкірі (іхтіоз) у людини та ін.
Успадкування ознак, зчеплених зі статтю, має свої певні особливості, що відрізняють його від інших типів успадкування:
• ознаки, гени яких локалізовані у Х-хромосомі, успадковуються представниками і жіночої, і чоловічої статі;
•
якщо рецесивний алельний ген зчеплений з Х-хромосомою, то у жіночої
статі він проявляється лише в гомозиготному стані, а в чоловічої - у
гемізиготному (стан зиготи, у якій певний ген представлений лише одним
алелем);
• ознаки, зчеплені з Y-хромосомою, успадковуються лише представниками чоловічої статі і називаються голандричними.
Іл. 105. Успадкування забарвлення шерсті у кішок, зчеплене зі статтю
Розглянемо
для прикладу успадкування дальтонізму. Встановлено, що цей прояв ознаки
визначає рецесивний алель, локалізований в Х-хромосомі. Якщо чоловік
дальтонік (XdY) одружується з гомозиготною жінкою з нормальним колірним зором (XDXD),
то вірогідність появи дальтонізму серед нащадків дорівнює нулю. Як
видно зі схеми схрещування, всі нащадки за фенотипом матимуть нормальний
колірний зір, але доньки будуть носіями рецесивного алеля.
Отже, успадкування, зчеплене зі статтю, має особливості, що визначаються розташуванням генів у статевих хромосомах.
ДІЯЛЬНІСТЬ
Завдання на застосування знань
Генетика
статі - це розділ генетики, що вивчає роль спадковості й мінливості у
визначенні статі організмів. За допомогою таблиці визначте особливості
визначення статі у людини.
ОСОБЛИВОСТІ ВИЗНАЧЕННЯ СТАТІ У ЛЮДИНИ
|
Запитання
|
Відповідь
|
|
Які типи гамет утворює жіноча стать?
|
|
|
Які типи гамет утворює чоловіча стать?
|
|
|
Коли визначається стать?
|
|
|
Який набір хромосом жіночої статі?
|
|
|
Який набір хромосом чоловічої статі?
|
|
|
Приклади ознак, що успадковуються зчеплено з Х-хромосомою
|
|
|
Приклади ознак, що успадковуються зчеплено з Y-хромосомою
|
Немає коментарів:
Дописати коментар