Генетика пола: половые хромосомы и аутосомы, хромосомное определение пола, соотношение полов в природе и человеческом обществе

Министерство  спорта Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное  
образовательное учреждение 
высшего профессионального образования 
«Волгоградская государственная академия физической культуры»

 

 

Кафедра анатомии и физиологии

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

Тема: 
«Генетика пола: половые хромосомы и аутосомы, хромосомное определение пола, соотношение полов в природе и человеческом обществе»

 

 

Выполнила:

Новикова Н.В.

Студентка 1 курса,

                    группа 101-А

Проверил  преподаватель:

                                 Адельшина Г.А.

 

 

Волгоград – 2012

 

 

План:

 

1. Генетика пола………………………………………………..….……3-6

 

2. Половые хромосомы и аутосомы……………………………….…...6-10

 

3. Хромосомное определение пола……………………………….……10-16

 

4. Соотношение полов в природе и человеческом обществе…………17-21

 

5.Литература………………………………………………………….….22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Генетика пола

 

Генетика пола (греч. genetikos — относящийся к рождению, происхождению), раздел генетики человека, изучающий роль механизмов наследственности и наследственной изменчивости в процессе определения и дифференциации пола. 

Пол - это совокупность морфологических, физиологических, биохимических,    поведенческих и других признаков организма, обуславливающих воспроизведение себе подобных. Возникает сначала как чисто репродуктивное (рекомбинационное) явление. В процессе эволюции он постепенно приобретает также и эволюционные функции. Одновременно и определение пола закономерно переходит от генного (у гермафродитов) к хромосомному (у раздельнополых форм начиная с рыб) и геномному (у пчел). Параллельно повышается уровень дифференциации полов и происходит увеличение проявления полового диморфизма: у бесполых форм и у гермафродитов он отсутствует, у раздельнополых моногамов появляется организменный половой диморфизм (вторичных половых признаков), у раздельнополых полигамов — популяционный, включающий половой диморфизм по численности и дисперсии полов.

Половые признаки — ряд отличительных особенностей строения и функций органов тела, определяющие половую принадлежность организма. Половые признаки делятся на биологические и социальные (гендерные), так называемые поведенческие признаки.

Признаки пола делят на  две группы: первичные и вторичные. Первичные и вторичные признаки обусловлены генетически, их структура заложена уже в оплодотворенной яйцеклетке задолго до рождения ребёнка. Дальнейшее развитие половых признаков происходит при участии гормонов.

Первичные половые  признаки принимают непосредственное участие в процессах воспроизведения(гаметогенез, осеменение, оплодотворение).Это наружные и внутренние половые органы. Они формируются к моменту рождения.

Вторичные половые  признаки  не принимают непосредственного участия в репродукции, но способствует привлечению особей разного пола. Они зависят от первичных половых признаков и развиваются под воздействием половых гормонов(у человека в 11 – 15 лет). К таким признакам относятся особенности развития костно-мышечной системы, волосяного покрова, тембр голоса, поведение и др. (рис. 1)

Третичными  половыми признаками у высших живых существ являются психологические и социально-культурные различия в поведении полов. Особенно в человеческом обществе третичные половые признаки сильно подвержены влияниям различных культур. Так, например, традиционным мужским одеянием в Шотландии является килт, в то время как во многих странах юбка считается предметом исключительно женского гардероба. В современном обществе происходит смена половых ролей — женщины становятся более самостоятельными, социально активными.

В ходе онтогенеза определение пола может происходить в момент оплодотворения (хромосомные механизмы), а также контролироваться внутренними (гормоны) или внешними факторами. У человека и высших животных большую роль в развитии полового поведения играет также воспитание и обучение.

Соматические  признаки особей, обусловлены полом, подразделяются на три группы: ограниченные полом, контролируемые полом и сцепленные с полом.

 

Рис.1. Рис.2.

 

 

Рис.1.Женские половые признаки: Рис.2.Мужские половые признаки:

Первичные:                        Первичные:

1. Вульва                                                     1.Половой член
2. Клитор                                                    2.Яички
3. Влагалище                                              3.Мошонка
4. Матка                                                      4.Семявыносящий проток
5. Фаллопиевы трубы                                5.Простата
6. Яичники                                                 6.Семенные пузырьки

Вторичные:                                Вторичные:

1. Грудь                                                          1.Оволосение: лобок, анус,
2. Лобковое оволосение                                подмышечные впадины, живот,
3. Оволосение на руках и ногах                    грудь, борода, усы
4. Менструация                                             2.Строение тела: узкие бедра,
5. Широкий таз, узкие плечи                        широкие плечи.
6. Целлюлит                                                    Небольшой % жира в          

   организме.

  3.Более сильно  выражен кадык.

 

 

 

2.Половые  хромосомы и аутосомы

 

Аутосома (Аutosome) (Греч. auto - сам,soma – тело) – всякая парная хромосома, в диплоидных клетках организма с хромосомным определением пола, не являющаяся половой. То есть хромосомы, одинаковые в организмах женских и мужских особей. Аутосомами у живых организмов с хромосомным определением пола называют парные хромосомы, одинаковые у мужских и женских организмов.

Аутосомы обозначают порядковыми  номерами. Так, у человека в диплоидномнаборе имеется 46 хромосом, из них — 44 аутосомы (22 пары, обозначаемые номерами с 1-го по 22-й) и одна пара половых хромосом (XX у женщин и XY у мужчин).

Рис.1.Мужской набор хромосом: 22 пары аутосом и пара половых хромосом ХY

У живых организмов с хромосомным определением пола половыми хромосомами называют хромосомы, различно устроенные у мужских и женских организмов.

 

По традиции половые хромосомы, в отличие  от аутосом, обозначаются не порядковыми номерами, а буквами X, Y, Z или W, причём отсутствие хромосомы обозначается цифрой 0 (ноль (zero [зеро])). Как правило, при этом один из полов определяется наличием пары одинаковых половых хромосом (гомогаметный пол, XX или ZZ), а другой — комбинацией двух непарных хромосом или наличием только одной половой хромосомы (гетерогаметный пол, XY, ZW, X0, Z0). У человека, как и у большинства млекопитающих, гомогаметный пол — женский (XX), гетерогаметный пол — мужской (XY). У птиц, напротив, гетерогаметный пол — женский (ZW), а гомогаметный — мужской (ZZ). В некоторых случаях (у утконоса) пол определяется не одной, а пятью парами половых хромосом. Насколько распространены подобные схемы, не ясно, поскольку до недавнего времени были известны только случаи с одной парой половых хромосом, как у человека, мушки-дрозофилы и прочих живых организмов с хромосомным определением пола.

 

Хромосомы(от храмо и сома),органоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследственные свойства клеток и организмов. Способны к самовоспроизведению, обладают структурной и функциональной индивидуальностью и сохраняют ее в ряду поколении. Термин «Хромосома» предложен В. Вальдейером в 1888 году. Основу хромосомы составляет одна непрерывная двухцепочная молекула ДНК(в хромосомах около 99% ДНК клетки), связанная с белками в нуклеопротеиде. Строением молекулы ДНК, ее генетическим кодом обеспечивается запись наследственной информации в хромосоме, белки(в хромосомах высших растений и животных их содержится до 65%) принимают участие в сложной упаковке ДНК в хромосоме и регуляции ее способности к синтезу РНК – транскрипции. В процессе функционирования хромосомы претерпевают структурно – морфологические преобразования, в основе которых лежит процесс спирализации - деспирализации структурных субъединиц хромосом – хромонем. На стадии  метафазы деления клеток спирализованные хромосомы хорошо различимы в световом микроскопе. Каждая хромосома состоит из двух продольных копий – хроматид, образовавшихся в ходе  редупликации и скрепленных центромерой. В клетках тела двуполых животных и растений каждая хромосома представлена двумя, так называем гомологичными хромосомами, происходящим одна от материнского, а другая от отцовского организма. Половые клетки, образовавшиеся в результате мейоза, содержат только одну из двух гомологичных хромосом. Число хромосом сильно варьирует: от двух до нескольких сотен хромосом составляют хромосомные наборы разных видов. Каждый вид организмов обладает характерным и постоянным набором хромосом в клетке, закрепленный в эволюции данного вида, а его изменения происходят только в результате мутаций. В кариотипе различают половые хромосомы, аутосомы, ядрышкообразующие хромосомы; у некоторых видов могут существовать добавочные хромосомы, число которых непостоянно и некоторые не содержат генов, свойственных данному виду. В процессе развития многоклеточных организмов хромосомы могут приобретать своеобразную форму и в некоторых случаях имеют специальные названия, например политенные хромосомы типа ламповых щеток и др. К генетическому аппарату бактерий и вирусов(они содержат обычно одну линейную или кольцевую хромосому, которая не имеет надмолекулярный укладки и не отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой) понятие хромосомы применимо условно, так как оно сформировалось при изучении хромосом эукариот и подразумевает наличие в хромосомах не только комплекса биополимеров, но и специфической надмолекулярной структуры.

 

 

Рис. 1. Морфология одной и той же хромосомы в метафазе митоза(А) и в профазе мейоза(Б): 1-хроматида;2- центромера; 3- хромомеры; 4- теломеры(крупные хромомеры на концах хромосомы).

 

 

 

 

 

Рис.2. А- структура хромосом типа ламповых щеток(из женских половых клеток тритона) в профазе мейоза: гх- гомологичные хромосомы , еще сохраняющие в отдельных местах конъюгацию (к); хр- хромомеры; бп- боковые петли хромомер(где происходит синтез РНК), Б- неактивная (а) и функционирующая (б) хромомеры. Последняя образует боковые петли (бп);  мхр- межхромомерные участки хромосомы.

 

3. Хромосомное определение пола

 

   Развитие женских половых клеток — яйцеклеток (оогенез) начинается в ранние стадии внутриутробного развития и длится приблизительно до 50-и лет жизни женщины. Яйцеклетки развиваются из исходных половых клеток — оогоний. В фазе роста в результате повторных митотических делений оогоний возникают ооциты первого порядка с диплоидным количеством хромосом.

Ооцит первого порядка  вступает в мейоз, и после первого (редукционного) деления из каждого ооцита первого порядка возникает только один ооцит второго порядка с гаплоидным количеством хромосом. Второе дочернее ядро, возникшее при делении, подвергается обратному развитию в виде так называемого первого полюсного тельца.

При втором делении из ооцита второго порядка снова возникает только одна зрелая половая клетка — яйцеклетка с гаплоидным числом хромосом, а второе дочернее ядро (второе полюсное тельце) гибнет. Второе деление происходит уже после овуляции. Из одной диплоидной оогоний в процессе оогенеза возникает только одна гаплоидная половая клетка, способная к оплодотворению.

При мейотическом делении расходятся также и половые хромосомы, благодаря чему яйцеклетка всегда получает одну хромосому X. Поэтому женские половые клетки являются гомогаметными.

Развитие мужских  половых клеток (спермиогенез) отличается от оогенеза. Он начинается с наступлением половой зрелости мужчины и длится на протяжении почти что всей жизни. Исходные половые клетки спермиогонии интенсивно размножаются, увеличиваются в размерах, и из них возникают спермиоциты первого порядка с диплоидным числом хромосом.

 

При первом мейотическом делении из спермиоцита первого порядка возникают два спермиоцита второго порядка, которые имеют уже гаплоидное число хромосом. При втором мейотическом делении в результате разделения спермиоцита второго порядка возникают две гаплоидные сперматиды. Таким образом, из каждой исходной диплоидной спермиогонии возникают четыре сперматиды с гаплоидным числом хромосом.

Эти сперматиды, благодаря цитологическим изменениям, без дальнейшего деления превращаются в зрелые мужские половые клетки. В результате разделения пары половых хромосом XY после мейоза возникают два вида гамет: спермии с хромосомой X и спермин с хромосомой Y, то есть половина гамет мужского вида и половина гамет женского вида. В связи с этим мужские половые клетки являются гетерогаметными.

Хромосомное определение пола 

У человека наблюдается  так называемое хромосомное определение пола, при котором решающую роль играет спермий. Поскольку спермии бывают двух видов, то один вид определяет женский пол, а второй вид — мужской. Решающим критерием в спермии являются половые хромосомы X и Y. В спермии, определяющем мужской пол, находится хромосома Y, в спермии, определяющем женский пол, — хромосома X.

Поскольку яйцеклетка всегда имеет только хромосому X, после оплодотворения организм женского пола имеет обе хромосомы X (то есть комбинацию XX), а организм мужского пола — комбинацию хромосом XY. Такое хромосомное состояние, благодаря делению оплодотворенной яйцеклетки, передается всем клеткам организма; таким образом, половые различия закладываются уже на клеточном уровне. Если первичные половые клетки имеют хромосомы XX, то они вызывают образование яичников и, наоборот, наличие хромосом XY обусловливает образование семенников. В том случае, если имеется только одна хромосома X (моносомия ХО — синдром Турнера), то развивается организм женского пола, хотя яичники не дифференцируются (образуются только яйцеводы, матка и влагалище).

При наличии хромосомы Y, всегда возникают семенники, причем даже в том случае, когда комбинация половых хромосом сопровождается избытком хромосом X (например половые хромосомы XXY — синдром Клейнефельтера).

 

У растений и животных хромосомный механизм определения пола является наиболее распространённым. Согласно хромосомной теории, пол организма определяется половыми хромосомами (гоносомами). В зависимости от того, какой пол является гетерогаметным, выделяют следующие типы хромосомной детерминации:

1.самки гомогаметны,  самцы гетерогаметны (Drosophila-тип)

-самки XX , самцы XY (Lygaeus-тип)

-самки XX , самцы X0 (Protenor-тип)

2.самки гетерогаметны, самцы гомогаметны (Abraxas-тип)

-самки ZW,  самцы ZZ

-самки Z0,  самцы ZZ

У особей гомогаметного пола ядра всех соматических клеток содержат диплоидный набор аутосом и две одинаковые половые хромосомы, которые обозначаются как XX (ZZ). Организмы такого пола продуцируют гаметы только одного класса — содержащие по одной X (Z) хромосоме.

У особей же гетерогаметного пола в каждой соматической клетке, помимо диплоидного набора аутосом, содержатся либо две разнокачественные половые хромосомы, обозначаемые как Х и Y (Z и W), либо только одна — X (Z) (тогда количество хромосом получается нечётным). Соответственно у особей такого пола образуются два класса гамет: либо несущие X/Z-хромосомы и Y/W-хромосомы, либо несущие X/Z-хромосомы и не несущие никаких половых хромосом.

У большинства видов животных и  растений гомогаметен женский пол, а гетерогаметен мужской. Сюда относятся млекопитающие, большинство насекомых, некоторые рыбы, растения и др.