Определение пола и половые различия клетки

Брянский государственный  университет имени

 академика  И.Г. Петровского

Кафедра «Зоологии и анатомии»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине:

«Биология клетки»

на тему: «Определение пола и половые различия клетки»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                            Выполнила: студентка 1-го

                                                                курса 2-ой группы

                                                   Зуева Ю.С.

Проверила: д. биол. н, проф.

                                                       Зайцева Е.В.

 

 

 

 

 

Брянск – 2012

 

 

Содержание

1. Введение………………………………………………………………..3
2. Генетика пола…………………………………………………………..4
3. Определение пола……………………………………………………....5

3.1. Сингамное определение пола…………………………………….5

3.2. Прогамное определение пола…………………………………….5

3.3. Эпигамное определение пола……………………………………..6

4. Генетические методы раннего определения пола……………………6
5. Варианты определения пола…………………………………………...7
1. Хромосомное определение пола………………………………..8
2. Множественное определение пола……………………………...9
3. Геномное определение пола……………………………………10
4. Средовое определение пола……………………………………10
6. Дифференциация пола………………………………………………...11
7. Сперматозоид и яйцеклетка…………………………………………..12
8. Заключение…………………………………………………………….14
9. Список используемой литературы…………………………………...15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

Генетика является одной из самых прогрессивных  наук естествознания. Ее достижения изменили естественнонаучное и во многом философское  понимание явлений жизни. Роль генетики для практики селекции и медицины очень велика. Значение генетики для медицины будет возрастать с каждым годом, ибо генетика касается самых сокровенных сторон биологии и физиологии человека. Благодаря генетике, ее знаниям, разрабатываются методы лечения ряда наследственных заболеваний, таких, как фенилкетонурия, сахарный диабет и другие. Здесь медико-генетическая работа призвана облегчить страдания людей от действия дефектных генов, полученных ими от родителей. Внедряются в практику приемы медико-генетического консультирования и прентальной диагностики, что позволяет предупредить развитие наследственных заболеваний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Генетика пола

Пол характеризуется комплексом признаков, определяемых генами, расположенными в хромосомах. В клетках организма  человека хромосомы составляют парные диплоидные наборы. У видов с раздельнополыми особями хромосомный комплекс самцов и самок неодинаков и различается по одной паре хромосом (половые хромосомы). Одинаковые хромосомы этой пары назвали X (икс) - хромосомой, непарную, отсутствующую у  

         ^Рис.1               другого пола — У (игрек) - хромосомой; остальные, по которым нет различий, — аутосомами (А).

Клетки женщины содержат две одинаковые половые хромосомы, которые обозначаются XX, у мужчин они представлены двумя непарными хромосомами X и Y. Таким образом, набор хромосом мужчины и женщины отличается только одной хромосомой: хромосомный набор женщины содержит 44 аутосомы + XX, мужчины — 44 аутосомы + XY.

Во время деления  и созревания половых клеток у  человека образуются гаметы с гаплоидным числом хромосом: яйцеклетки, как правило, содержат 22 + Х-хромосомы. Таким образом, у женщин образуется только один тип гамет (гаметы с Х-хромосомой). У мужчин гаметы содержат 22 + X или 22 + Y хромосом, и образуется два типа гамет (гамета с Х-хромосомой и гамета с Y-хромосомой). Если при оплодотворении в яйцеклетку попадает сперматозоид с Х-хромосомой, формируется зародыш женского пола, а с Y-хромосомой — мужского пола.

Следовательно, определение пола человека зависит от наличия в мужских половых клетках — сперматозоидах, оплодотворяющих яйцеклетку, X- или Y-хромосом.

3. Определение пола

Всего у человека 46 хромосом. Из них 44 аутосомы (одинаковы у мужчин и женщин) и 2 – половые хромосомы (отличаются у мужчин и женщин, у  женщин ХХ, у мужчин ХY).

Все яйцеклетки содержат хромосому  Х и 22 аутосомы. Половина сперматозоидов содержит 22 аутосомы и хромосому  Х, половина 22 аутосомы и хромосому Y. Пол человека определяется в момент оплодотворения (зависит от того, какой  сперматозоид оплодотворит яйцеклетку – Х-содержащий или Y-содержащий).                                                   ^Рис.2

3.1. Сингамное  определение пола

Сингамное определение  пола, происходящее при оплодотворении, определяется половыми хромосомами. Этот тип является наиболее распространенным.

3.2. Прогамное  определение пола

Прогамное определение  пола. Осуществляется до оплодотворения в процессе онтогенеза. Так происходит, в частности. У коловраток при  этом образуются яйцеклетки разных размеров - крупные и мелкие. После оплодотворения из крупных яиц развиваются самки, а из мелких - самцы.

3.3. Эпигамное  определение пола

Эпигамное (метагамное) определение  пола зависит не от присутствия, соотношения  или плоидности хромосом, а от интенсивности  действия факторов окружающей среды, что может расцениваться как модификационная изменчивость. Ярким примером тому является детерминация пола у крокодилов. Из отложенных самкой яиц в зависимости от температуры окружающей среды могут вылупляться или юные самцы или самки. Весьма оригинально определяется пол у морского червя бонеллии (Bonellia viridis) из типа кольчатые черви. Если его личинка развивается в одиночестве, то из нее вырастает подвижная самка, ведущая самостоятельный образ жизни. Если она проникает в половые пути самки, то живет там как паразит, в связи, с чем его строение сильно упрощено.

4. Генетические методы раннего

 определения пола

Решение вопроса  о поле развивающегося организма  может иметь практическое значение. Подтверждением тому служит промышленное шелководство. Здесь очень важно ещё на стадии яйца отличать самок от самцов. Особенность последних – большее количество шёлка в их коконах по сравнению с коконами самок. Решить вопрос удалось благодаря исследованиям советского генетика В. А. Струнникова. Применяя метод экспериментальной перестройки хромосом, он создал линию шелкопряда со сцепленной Х – хромосомой и аутосомой, несущей рецессивный ген Х2, обусловливающий белую окраску яиц. При скрещивании самок, развивающихся из яиц с тёмной окраской, несущих сцепленную Х – хромосому и аутосому (генотип Х2/+), с гомозиготными (Х2/Х2) самцами, развившимися из белых яиц, в кладке яиц образуются белые и чёрные яйца. Чёрные яйца отделяются от белых фотоэлектрическим быстродействующим автоматом. В результате из белых яиц получают только самок, а из чёрных – самцов. Такой высокоэффективный метод позволяет выкармливать самцов и самок изолированными партиями или выкармливать одних только более шелконосных самцов.

 

 

 

5. Варианты определения пола

 

Несмотря на многочисленные попытки, не удавалось объяснить, почему у раздельнополых видов численность мужских и женских особей, как правило, приблизительно одинакова и каким образом одна и та же пара родителей даёт потомков разного пола. Принципиально эту проблему решил Т. Морган и его сотрудники. Вместе с другими исследованиями их наблюдения легли в основу хромосомной теории наследственности. Прежде чем приступить к описанию хромосомных механизмов определения пола, необходимо отметить, что существуют иные способы определения пола. Условно всё их многообразие можно разделить на три основных варианта: вне связи с оплодотворением, до оплодотворения и после оплодотворения. У ряда многоклеточных животных определение пола происходит до начала дробления, вне связи с оплодотворением. Примером могут послужить дафнии – мелкие ракообразные. Партеногенетически размножающиеся самки дафний в нормальных условиях производят, как правило, себе подобных потомков женского пола. При ухудшении условий существования из обычных партеногенетических яиц могут развиваться не только самки, но и самцы. Это результат материнского влияния, имевшего место ещё до начала дробления и, естественно, вне всякой связи с оплодотворением, поскольку развитие в обоих случаях происходит из диплоидных яиц, не претерпевших мейотического деления. При неблагоприятных условиях самки производят гаплоидные яйца, претерпевшие мейотическое деление. После оплодотворения они превращаются в зимние диплоидные яйца, из которых при наступлении благоприятных условий снова развиваются партеногенетические самки. У некоторых организмов определения пола происходит после оплодотворения в зависимости от влияния окружающей среды. Однако при наиболее распространённом варианте определения пола у раздельнополых видов вопрос пола будущего потомка решается в момент оплодотворения и зависит от набора хромосом. Это так называемое хромосомное определение пола.

5.1. Хромосомное определение пола

У многих организмов соотношение между особями мужского и женского пола при изучении большого числа новорождённых особей всегда примерно равно, т.е. расщепление по признаку пола происходит в отношении 1:1. От чего же зависит рождение мужских и женских особей? У дрозофилы, на которой проведено множество генетических исследований, пол определяется следующим образом. В соматических клетках дрозофилы четыре пары хромосом. В число их входят три пары аутосом, т.е. хромосом, одинаковых у самца и самки, и одна пара хромосом, различных у особей мужского и женского пола. Эти хромосомы, как было установлено, отвечают за наследование пола и поэтому названы половыми хромосомами. В клетках самок мух дрозофил имеются две одинаковые половые хромосомы, которые обозначают как X-хромосомы. Следовательно, в диплоидных соматических клетках самки набор половых хромосом ХХ. У самцов половые хромосомы отличаются от половых хромосом самок. В соматических клетках самца мухи дрозофилы имеется одна Х-хромосома и одна У - хромосома. Поэтому набор половых хромосом самца обозначается ХУ. Следовательно, яйцеклетки организмов все одинаковы по хромосомному набору, так как в каждой из них имеется по одному набору аутосом и одна Х – хромосома. Все сперматозоиды также имеют по одному набору аутосом и одну половую хромосому, но половина сперматозоидов имеет Х – хромосому, а другая половина – У – хромосому. Х – хромосома и У – хромосома резко отличаются по строению и набору генов, который в них содержится. Поскольку гаметы с Х - и У - хромосомами в результате мейоза образуются у самцов в равных количествах, то ожидаемое отношение полов составляет 1:1, что и совпадает с фактически наблюдаемым. Такой способ определения полов присущ всем млекопитающим, в том числе и человеку. Однако существуют и некоторые отличия.  
У животных благодаря неправильному расхождению хромосом с определённой частотой возникают гаметы, лишённые половой хромосомы. При их слиянии с нормальными гаметами возникают зиготы с одной половой хромосомой. У дрозофилы особь с генотипом ХО, т.е. с одной Х – хромосомой и стандартным набором из шести аутосом, будет мужского пола. У человека и мыши генотип ХХ соответствует женскому полу. Причина этих различий сложная. Однако следует отметить, что у дрозофилы пол особи сильно зависит от соотношения числа Х – хромосом и аутосом, а у млекопитающих от наличия Y – хромосомы. У дрозофилы и млекопитающих женский пол гомогаметный, ибо самки производят гаметы, одинаковые в отношении Х – хромосом, а мужской – гетерогаметный, так как самцы производят два типа гамет – с Х – и Y - хромосомами. Иногда встречается и обратное положение. У птиц и некоторых насекомых, например у бабочек, гомогаметным является мужской пол (ХХ), а женские особи гетерогаметны (ХУ). Кроме тех механизмов, которые указаны выше, существует большое разнообразие иных способов определения пола.

 

2. Множественное определение пола

 

В 2004 г. учёные из Австралийского национального университета в Канберре обнаружили, что утконос имеет 10 половых хромосом, а не две (XY), как большинство млекопитающих. Соответственно, комбинация XXXXXXXXXX дает самку, а XYXYXYXYXY — самца. Все половые хромосомы связаны в единый комплекс, который ведет себя в мейозе как единое целое. Поэтому у самцов образуются сперматозоиды, имеющие цепочки XXXXX и YYYYY. Когда сперматозоид XXXXX оплодотворяет яйцеклетку, рождаются утконосы женского пола, если сперматозоид YYYYY — утконосы мужского пола. Хотя хромосома утконоса X1 имеет 11 генов, которые обнаруживаются во всех X-хромосомах млекопитающих, а хромосома X5 имеет ген, который называется DMRT1 и встречается в Z-хромосоме у птиц, являясь ключевым полообразующим геном птиц, в целом геномные исследования показали. что пять половых X-хромосом утконоса гомологичны Z-хромосоме птиц. У утконоса не обнаружен ген SRY (ключевой ген определения пола у млекопитающих); для него характерна неполная дозовая компенсация, недавно описанная у птиц. Видимо, механизм определения пола утконоса сходен с таковым у его предков-рептилий.

3. Геномное определение пола

У насекомых (пчел и других перепончатокрылых, червецов, клещей), а также у коловраток из оподотворённых яиц получаются самки (или самки и самцы), а из неоподотворённых развиваются только самцы.

4. Средовое определение пола

При этом механизме  определения пола развитие организма  в самца или самку определяется внешними факторами, например, температурой (у большинства крокодилов).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Дифференциация  пола

 

При всех типах определения пола во время индивидуального развития происходит дифференциация пола, т.е. развитие первичных и вторичных половых признаков. К первичным половым признакам относятся морфологические и физиологические особенности организмов, которые обеспечивают образование определенного типа гамет и их соединение в процессе оплодотворения, т.е. различия в строении внутренних и наружных органов. Вторичные половые признаки – это признаки и свойства организма, которые непосредственно не обеспечивают гаметогенез, спаривание и оплодотворение, но играют определенную роль в половом размножении. Вторичные половые признаки обусловлены гормональной деятельностью первичнополовых органов.                                                          ^Рис.3