1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Визначення статі

Визначення статі

Майже всім еукаріотичних організмам властиво статеве розмноження. За допомогою статевого процесу постійно здійснюється комбінація генетичного матеріалу, в результаті чого з’являються форми з новими поєднаннями ознак, що значно прискорює адаптациогенез (процес придбання пристосувань – адаптацій). Саме завдяки статевого розмноження змінилися гени можуть накопичуватися в генофонді популяції і виду в цілому.

У найбільш простих випадках статевий процес являє собою копуляцію (злиття) клітин, що не розрізняються між собою, -ізогамія (саме так відбувається статеве розмноження примітивних одноклітинних, наприклад, неколоніальних жгутіконосцев). Дещо складнішою є анізогамія, при якій зливаються клітини, що розрізняються між собою або розмірами, або рухливістю (такий спосіб характерний для деяких колоніальних жгутіконосцев). Нарешті, оогамія являє собою найбільш досконалий тип статевого розмноження, в цьому випадку велика і нерухома жіноча статева клітина (яйцеклітина) зливається з дрібною, але високоподвіжной чоловічий (сперматозоїдом).

Якщо у найпростіших організмів будь-яка клітина здатна стати статевий, то у більш складних статеві клітини стали утворюватися лише в особливих структурах – статевих залозах, або гонадах. У гермафродитів одночасно присутні чоловічі і жіночі гонади. Такі організми не потребують статевих партнерах і розмножуються самостійно, наприклад більшість плоских хробаків. Однак при цьому потомство отримує генетичний матеріал лише одного батька, і такий статевий процес мало чим відрізняється за значимістю від безстатевого розмноження. Певною мірою це протиріччя дозволено у малощетинкових кільчастих хробаків, які, будучи гермафродитами, здійснюють перехресне розмноження, в процесі якого статеві партнери обмінюються спермою. Набагато більш прогресивним є повне розділення підлог, при якому одні організми – самки – спеціалізуються на виробництві яйцеклітин, а інші – самці – на виробництві сперматозоїдів. Статева приналежність організму може визначатися на різних етапах його розвитку, у зв’язку з чим виділяють три типи: прогамное, сінгамное і епігамное.

Прогамное визначення статі здійснюється до запліднення в процесі оогенезу. Так відбувається, зокрема, у коловерток. При цьому утворюються яйцеклітини різних розмірів – великі і дрібні. Після запліднення з великих яєць розвиваються самки, а з дрібних – самці.

Сінгамное визначення статі, що відбувається при заплідненні, визначається статевими хромосомами. Цей тип є найбільш поширеним. Існує кілька варіантів хромосомного визначення статі (рис. 391). Нагадаємо, що в каріотипі хромосоми підрозділяються на аутосоми і статеві хромосоми. Як випливає з назви, перші містять гени, які висловлюють біологічні особливості будови і функціонування організму, а останні, крім того, визначають статеву приналежність. Як вже говорилося, більшість хромосом каріотипу є аутосомами, причому кожна з них в диплоидном ядрі завжди має дзеркальну пару -гомологічную хромосому, отриману від іншого батька. Нагадуємо, що гомологічні хромосоми мають однакові розміри і форму (якщо жодна з них не пошкоджена), в них розташовуються однакові гени, які при цьому можуть бути в різних алельних станах. Всі аутосоми обов’язково присутні як у особин чоловічої, так і жіночої статі.

Зовсім по-іншому справа йде з статевими хромосомами. Як правило, вони мають неоднакову будову і, за рідкісним винятком, несуть в собі різні гени. Серед генів, однакових для обох статевих хромосом, можна навести як приклад ген, що визначає будову щетинок у дрозофіл. На відміну від аутосом, кількість статевих хромосом обмежений однією-двома або навіть вони можуть бути відсутні зовсім. У різних організмів можна виявити чимало варіантів співвідношення статевих хромосом в каріотипі самців і самок. Як було сказано вище, у людини і вже знайомої нам мушки дрозофіли є дві статеві хромосоми – X і Y. Нагадуємо, що у жіночих особин є дві Х-хромосоми, а у чоловічих – одна X-хромосома і одна Y-хромосому-ма. Х-хромосома має великі розміри і містить багато генів, необхідних для нормального розвитку організму, тому розвиток організму без цієї хромосоми зазвичай неможливо. Y-хромосому-ма, навпаки, невелика і містить трохи генів загального призначення. Головним завданням цієї хромосоми (точніше, що містяться в ній генів) є морфологічний і фізіологічний розвиток чоловічого організму. Якщо гени Y-хромосоми з якихось причин не проявляють активності, організм розвивається за жіночим типом (тому організми без Y-хромосоми життєздатні). При мейозі чоловічі особини продукують гамети двох типів: половина з них буде містити Х-хромосому, інша – Y-хромосому. Тоді як усі гамети жіночих особин будуть одного типу – кожна з них містить тільки Х-хромосому. З цієї причини у людини (та інших організмів з подібним поділом статевих хромосом) чоловіча стать є гетерогаметним, а жіночий – гомогаметною.

Як вже говорилося вище, крім генів, що визначають статеву приналежність, статеві хромосоми містять також гени, які контролюють загальний розвиток організму і його нормальне функціонування. Особливо багато таких генів в значно більш великою Х-хромосомі. Спадкування таких генів у самців і самок неоднаково. Самки мають двома такими хромосомами, отже, кожен ген у них має алельних пару і вираз ознаки визначатиметься принципом домінування. У чоловічому каріотипі все інакше: оскільки самці володіють лише однією Х-хромосомою, будь знаходиться в ній аллель отримає своє вираження у фенотипі, так як не має пари (т. Е. Кожна з статевих хромосом знаходиться в гаплоидном стані).

Знання цього механізму надзвичайно важливо в силу того, що в Х-хромосомі часто містяться рецесивні аллели, що викликають важкі захворювання. Одним з них є гемофілія, яка пов’язана з дефектом системи згортання крові, викликаним відсутністю одного з двох факторів крові: фактора VIII або IX. При цьому після будь-якого поранення виникають тривалі кровотечі. Відомо, що з трьох типів гемофілії два обумовлені генами, локалізованими в Х-хромосомі, і один (дуже рідкісний) геном, чий локус знаходиться в одній з ауто-сом. Ці захворювання надзвичайно рідко розвиваються у жінок тому, що для цього необхідно гомозиготний стан з даного гену. Чоловіки ж хворіють значно частіше тому, що, отримавши рецесивний аллель разом з Х-хромосомою від здорової гетерозиготной матері, вони не можуть подібно жінкам протиставити «здоровий» домінантний аллель – іншої такої хромосоми просто немає, а Y-хромосома такого гена не несе. У підсумку неминуче розвивається хвороба. Таким чином, жінки-гетерозиготи є носіями деяких хвороб (більшість захворювань викликаються рецесивними алелями) і передають їх синам, проте самі не хворіють.

Чоловіки ексклюзивно володіють деякими ознаками, яких гарантовано позбавлені жінки. Мова йде про ознаки, контрольованих генами, розташованими саме в Y-хромосомі. Враховуючи невеликі розміри цієї хромосоми, а також та обставина, що значна її частина постійно знаходиться в стані гетерохроматина, таких ознак небагато. Однак вони все ж є, наприклад, наявність жорсткого волосся на вушних раковинах і більші зуби. Такий тип спадкування, при якому ознаки безпосередньо через Y-хромосому передаються від батька тільки до синів, називається голандріческім. Нагадаємо, що для опису генів (або контрольованих ними ознак), розташованих в статевих хромосомах, використовується термін «зчеплений з підлогою». І звичайно, головним є ген SRY, описаний в розділі, присвяченому біологічної та психосоціальної сутності статі, відповідальний за формування чоловічого організму.

Існує чимало прикладів, коли гетерогаметним виявляється не чоловічий, а жіноча стать. Саме такі пропорції у птахів і метеликів. Для того щоб виділити жіночу гетерогаметного, статеві хромосоми в цьому випадку позначають іншими буквами – Z і W. Відповідно самці будуть мати генотип ZZ, а самки – ZW.

Різниця між статевими хромосомами далеко не завжди служить причиною хромосомного визначення статі. Статеву приналежність може детермінувати наявність або відсутність однієї хромосоми. Саме так успадковується підлогу у деяких безхребетних (представників твердокрилих, напівжорсткокрилих і прямокрилих комах, павуків, багатоніжок і круглих хробаків). Вперше це було виявлено у клопа протенор. Соматичні клітини самок цієї комахи містять парну кількість хромосом – 14, з яких 12 є аутосомами, а 2 названі Х-хромосомами. У самців також присутні 12 аутосом, але Х-хромосома всього одна, тому загальна кількість хромосом стає непарних – 13. Відповідно в усіх яйцеклітинах буде знаходитися по 7 хромосом (одна з яких Х-хромосома), тоді як одна половина сперматозоїдів також буде містити 7 хромосом (з Х-хромосомою), а інша – тільки 6 хромосом (тільки аутосоми без Х-хромосоми). Детермінація жіночої статі відбувається при злитті гамет, що мають по 7 хромосом, дві з яких Х-хромосоми, що відповідає генотипу самки. Чоловічі особини розвиваються при злитті з яйцеклітиною «полегшеного» сперматозоїда, що не має Х-хромосоми.

Пол також може визначати плоїдність (число хромосом в наборі) не тільки статевих хромосом, але і всіх хромосом взагалі. Такий спосіб відомий для перетинчастокрилих комах. Наприклад, матка медоносної бджоли на свій розсуд (оцінивши розміри стільникового осередку) відкладає запліднені і неоплодо-Творіння яйця. З запліднених яєць в подальшому розвиваються матки або робочі бджоли (залежно від догляду та годування личинок), що мають диплоїдний набір хромосом у всіх клітинах. З незапліднених, а тому гаплоидних, яєць розвиваються самці – трутні. Такий механізм робить непотрібним присутність в каріотипі специфічних статевих хромосом. Розвиток організму із заплідненої яйцеклітини називається партеногенезом.

ПОДІЛИТИСЯ: