Genetický mechanismus určování pohlaví je vzorcem dědičnosti pohlavních znaků u různých zvířat a lidí.
Genetické mechanismy určování pohlaví
Většina zvířat je zastoupena dvěma pohlavími: samice a samec. K segregaci podle pohlaví dochází v poměru 1:1. Jinými slovy, u různých biologických druhů je poměr samců a samic přibližně stejný. Rostliny se vyznačují dvoudomostí – jevem, kdy se samčí a samičí květy nacházejí na stejném rostlinném organismu.
Pohlaví je soubor vlastností, kterými se na základě morfologických a fyziologických vlastností provádí specifické dělení jedinců nebo buněk, které umožňuje kombinaci dědičných sklonů rodičů u potomků během procesu pohlavního rozmnožování.
Článek: Genetický mechanismus určování pohlaví
Pohlaví organismů je důležitou charakteristikou, protože na něm závisí jedna z nejdůležitějších vlastností všech živých organismů, totiž možnost samoreprodukce.
Genetik G. Mendel upozornil na skutečnost, že štěpení znaků u potomstva podle některého ze znaků je pozorováno pouze v případech, kdy jedinec (rodič) byl pro specifikovaný znak heterozygotní (měl genotyp Aa) a druhý měl recesivní genotyp a byl homozygotní pro gen, který mohl určovat pohlaví organismu.
Teorii dědičnosti geneticky fixovaného pohlaví zformuloval T. Morgan a zaměstnanci jeho školy na počátku XNUMX. století. Zjistili, že ženy a muži se mohou lišit v počtu chromozomů. Tento objev byl jakýmsi průlomem, který pomohl genetické vědě vstoupit do nové etapy vývoje.
U organismů obou pohlaví jsou všechny páry chromozomů totožné, s výjimkou jednoho páru pohlavních chromozomů.
Autosomy jsou identické páry chromozomů v genotypu.
Pohlavní chromozomy jsou párem chromozomů, které nesou sexuální znaky
Mechanismy určování pohlaví chromozomů
Pohlavní chromozomy mohou obsahovat velké množství znaků, které se dědí společně s pohlavím.
Pár chromozomů, který se liší od všech ostatních, se nazývá pár pohlavních chromozomů. Například samci i samice ovocných mušek mají v každé buňce tři páry autozomů a jeden pár pohlavních chromozomů – samice mají dva chromozomy X a samci chromozomy X a Y.
Nutno podotknout, že pohlaví budoucího jedince se určuje při oplodnění. Pokud spermie obsahuje chromozom X, z oplodněného vajíčka se vyvine samice, pokud spermie obsahuje pohlavní chromozom Y, narodí se samec, který bude mít poměr pohlavních chromozomů zvaný XY. Při takovém křížení bude poměr pohlaví vždy 1:1.
Vzhledem k tomu, že samice ovocných mušek produkují vajíčka, která obsahují pouze chromozomy X, nazývá se samičí pohlaví ovocných mušek homogamní. U mužů se spermie tvoří ve stejném poměru s chromozomem X nebo Y. V tomto ohledu se mužské pohlaví nazývá heterogametický.
Osoba má chromozom Y, který určuje mužské pohlaví a je přenášen mužskou linií ze syna na otce během oplodnění. Pohlaví nenarozeného dítěte tedy závisí pouze na tom, který z pohlavních chromozomů se dostal do zygoty z těla otce.
Lidský chromozom Y obsahuje proteiny těch genů, které jsou nezbytné pro normální vývoj mužských gonád a mužských pohlavních znaků. Žlázy vylučují mužské pohlavní hormony, které tvoří celý reprodukční systém těla.
V situaci, kdy v okamžiku oplodnění splyne spermie obsahující chromozom X s vajíčkem, pak v buňkách vyvíjejícího se embrya nebude chromozom Y, a proto nebudou existovat žádné specifické mužské proteiny, které jsou kódovány. podle toho. V tomto ohledu se u embrya vyvinou ženské sexuální charakteristiky, vaječníky a reprodukční trakt.
U Drosophila a lidí je tedy ženské pohlaví homogametické a obecný vzorec dědičnosti pohlaví pro tyto dva druhy bude stejný. Všechny vzorce dědičnosti sexuálních vlastností se také budou shodovat.
U některých druhů živých organismů je chromozomální určení pohlaví zcela odlišné:
- ptáci, motýli, plazi mají homogamní samce, jejichž pohlaví je označeno jako ZZ;
- samice těchto jedinců jsou heterogametické a jsou označeny jako ZW.
Tato označení jsou konvenční a mohou být nahrazena jinými latinskými písmeny, pokud je dodržen správný vzor.
Když se druhy ZW, jako je varan komodský (Varanus komodoensis), rozmnožují partenogeneticky, rodí se pouze samci.
Některé druhy hmyzu, například Orthoptera, mají pouze jeden chromozom v samčím pohlaví. Tato sada chromozomů je označena jako XO. Samice těchto živých tvorů jsou homogametické a jejich genetická sada je označena jako XX.
Včely a mravenci nemají pohlavní chromozomy. Samice mají diploidní tělesné buňky, zatímco samci se vyvíjejí partenogenezí. Tento typ sexuální reprodukce má následující vlastnosti:
- dochází bez oplodnění;
- Proces dělení je „zahájen“, když se v zárodečné buňce nahromadí potřebná hladina živin.
Samci, kteří jsou tvořeni partenogenezí, mají haploidní sadu chromozomů. V tomto případě probíhá vývoj spermií u mužů bez meiózy a redukce sady chromozomů nedává smysl.
Krokodýli zase také nemají pohlavní chromozomy. Pohlaví embrya, které se vyvíjí při oplození ve vajíčku, závisí na stavu prostředí, konkrétně teplotě. Při vysokých teplotách se objevují samice, při nízkých samci.
Genetický mechanismus určování pohlaví pro různé organismy tedy může být odlišný a mít své původní vlastnosti, které závisí na řadě faktorů.
Odpovědět. Pohlaví – to jsou znaky a vlastnosti organismu, které zajišťují reprodukci potomstva a přenos dědičné informace. Existují znaky, podle kterých se rozlišují organismy různých pohlaví stejného druhu. Dělí se na: primární; sekundární. Hlavní znaky jsou fyziologické a morfologické vlastnosti organismu, které udávají jeho pohlaví. Sekundární znaky – objevují se během puberty a závisí na primárních. Pohlaví se určuje v různých fázích rozmnožovacího cyklu. Charles Darwin formuloval zákon biologické užitečnosti křížení, čímž vysvětlil důvod vzniku dvou pohlaví. Existují tři hlavní typ určení pohlaví. Program Typ. Pohlaví zygoty se určuje, když vajíčka dozrají. Tento typ určení pohlaví je nejtypičtější pro vířníky (Rotatoria). Samice vířníků obvykle kladou velká vajíčka, která se mohou vyvíjet i bez oplodnění (tj. partenogeneticky). Ale se změnami ve stravě a životních podmínkách mohou mít tyto samice dcery, které se vyznačují tím, že kladou menší vajíčka. Podobné určení pohlaví bylo zjištěno u primárních prstenců (Archiannelida). Epigamní Typ. Určení pohlaví je pozorováno u heterosexuálních druhů s fenotypovým určením pohlaví, kdy je směr vývoje k samci nebo samici dán vlivem vnějších podmínek po oplození. Tento typ hnojení je charakteristický pro Bonellia. K určování pohlaví u Bonellia dochází během procesu ontogeneze: nepohlavní volně plavající larva Bonellia, když přistane na nosní kosti samice, pod vlivem látek vylučovaných tímto orgánem, se promění v samce. Tento typ je typický i pro japonskou arizemu, která produkuje dva druhy hlíz: velké – budoucí samičí rostliny, malé – budoucí samčí rostliny. Syngamní typu (nejčastější). Pohlaví se určuje v okamžiku oplození a vzniku zygoty (savci, ryby atd.). Pohlaví je určeno genotypově sadou chromozomů obdrženou od rodičů. Buňky samců a samic se odlišují párem chromozomů. Takový pár se nazývá pohlavní chromozomy. Muži s jedním chromozomem X nebo se dvěma různými (XY) chromozomy mají heterogametické pohlaví, ženy s chromozomy XX mají homogametické pohlaví. U mnoha zvířat mají naopak samice heterogametický sex. U savců, nematodů, měkkýšů, ostnokožců a většiny členovců je samčí pohlaví heterogametické. U hmyzu a ryb je heterogamie pozorována u mužského i ženského pohlaví. Při určování pohlaví ryb se ukázalo, že guppies, platies, sphenops, medaka atd. patří do typu XX–XY (samčí heterogamety). Různé linie mosambické tilapie mají heterogametické samice a samce. Křížení těchto linií vedlo k vytvoření pouze samců v potomstvu. Mechanismus genetické kontroly nad vývojem sexuálních charakteristik může být intra- a intercelulární. Intracelulární určení pohlaví není spojeno s tvorbou pohlavních hormonů (například u hmyzu) a působení genů určujících pohlaví je omezeno na buňky, ve kterých tyto geny fungují. Současně se v jednom organismu mohou oblasti těla s ženskými a mužskými vlastnostmi vyvíjet normálně, aniž by se navzájem ovlivňovaly. Při mezibuněčném určování pohlaví, charakteristickém pro savce a ptáky, jsou pod kontrolou genů produkovány pohlavní hormony, které pronikající do všech buněk těla určují fenotypový vývoj vlastností odpovídajícího pohlaví. Mechanismy, určení pohlaví: chromozomální; multichromozomální; genetický; genomický. Chromozomální mechanismus určování pohlaví studoval S. Wilson. Při studiu půdních brouků si všiml rozdílů mezi samci a samicemi. Například samička půdní ploštice Protenor má 14 chromozomů a samec tohoto druhu 13. Kromě toho, když studoval druh Ligaeus, poznamenal, že poslední pár chromozomů u samců se liší velikostí a tvarem. Jednu z nich označil písmenem X a druhou Y. Kombinace chromozomů X a Y v buňce určuje pohlaví – ženské (XX) a mužské (XY). Organismus, který produkuje identické gamety, se nazývá homogametické a různé gamety se nazývají heterogametické. Existuje 4 typy určení chromozomálního pohlaví u zvířat: XO (♀ XX ♂ XO); ZW (♀ ZW ♂ ZZ); XY(♀XX♂XY); ZO (♀ ZO ♂ ZZ). XY je charakteristické pro ovocné mušky. Pohlaví organismu závisí na poměru těchto chromozomů. U Drosophila se chromozom Y nepodílí na určování pohlaví a chromozom X ukazuje na vývoj bilaterálního gynandromorfismu u much. Jedna podélná polovina těla má mužské vlastnosti, druhá ženské. Pravá polovina mouchy nese jeden chromozom X a má vlastnosti samce a levá polovina mušky nese 2X a má vlastnosti samice. Bilaterální gynandromorfismus je také charakteristický pro motýly a ptáky. Multichromozomální mechanismus určování pohlaví. Tento mechanismus určování pohlaví je charakteristický pro ptakopysky a pavouky. V roce 2004 vědci zjistili, že by normálně měli mít 10 pohlavních chromozomů, ale ne dva (XY). Kombinace XXXXXXXXXXX je tedy určena pro ženu a XYXYXYXYXY pro muže. Všechny pohlavní chromozomy jsou spojeny do jediného komplexu, takže muži produkují spermie se dvěma řetězy. XXXXX. Pokud tato spermie oplodní vajíčko, rodí se pouze samice ptakopysků. YYYYY. Pokud tato spermie oplodní vajíčko, narodí se samci ptakopysků. Pro pavouci přítomnost chromozomu Y není typická. Proto u druhů se čtyřmi chromozomy X mají samci čtyři různé chromozomy X a samice čtyři páry z nich. Genetický mechanismus určování pohlaví. Tento mechanismus je charakteristický pro určení pohlaví u kvasinek Saccharomyces cerevisiae. Vegetativně pučící buňky jsou u většiny kmenů haploidní, během pohlavního procesu vzniká zygota, která se dělí meiózou. Podobné mechanismy určování pohlaví fungují u bazidiomycet (mají více genů a alel, které jsou zodpovědné za typy páření, a počet typů páření je několik tisíc). Genomický mechanismus určování pohlaví. Tento mechanismus je typický pro včely, roztoče, mravence, vířníky a vosy. Samice se vyvíjejí z oplozených vajíček a jsou diploidní, zatímco samci se vyvíjejí z neoplozených vajíček a jsou primárně haploidní. Proto se tento typ určování pohlaví také nazývá haplodiploid.
