всегда ли мужской пол является гетерогаметным
Гетерогаметный пол
У животных с гетерогаметным мужским полом для обозначения половых хромосом используются буквы X и Y. Особи, в норме несущие пару половых хромосом X и Y или одну хромосому X, — самцы, а несущие две хромосомы X — самки. К этой группе относятся млекопитающие, большинство видов насекомых и многие другие группы.
В случае, если гетерогаметный пол — женский, то используются другие обозначения для половых хромосом — Z и W. Особи с генотипом ZZ — самцы; ZW — самки. Гетерогаметный женский пол характерен для чешуекрылых насекомых, пресмыкающихся и птиц.
Гетерогаметный женский пол встречается в значительно меньшем числе групп организмов, чем гетерогаметный мужской. У некоторых видов есть оба механизма определения пола, в частности для одного из видов рыб меченосцев (род Xiphophorus) отмечены половые хромосомы W, X, Y и Z.
В ряде случаев Y- или W-хромосома в ходе эволюции теряется. Тогда наборы хромосом у гетерогаметного пола обозначаются как X0 или Z0 соответственно.
В связи с тем, что природные популяции содержат мутации, в гомозиготном (или гемизиготном) состоянии, снижающие жизнеспособность, то особи с гетерогаметным полом чаще имеют пониженную приспособленность.
Связанные понятия
Псевдоаутосо́мные о́бласти (англ. pseudoautosomal region — PAR) — гомологичные участки половых хромосом различного типа; у млекопитающих они, соответственно, находятся на X-хромосоме и Y-хромосоме. Все гены, расположенные в этих областях, есть у обоих полов и наследуются так же, как и любые аутосомные гены, отсюда и название областей.
Гетерогамия (от др.-греч. ἕτερος — «иной», «различный» и γάμος — «брак»), анизогамия (от др.-греч. ἄνισος — «неравный» и γάμος) — форма полового процесса, при котором сливаются две морфологически разные (по форме) гаметы. При анизогамии гаметы разделяются на мужские и женские и обладают разным типом спаривания. У многих организмов различается меньшая по размеру микрогамета, которая считается мужской, и большая, менее активно двигающаяся — женская. Характерна для различных зелёных водорослей, мхов.
Реципрокные скрещивания — два эксперимента по скрещиванию, характеризующиеся прямо противоположным сочетанием пола и исследуемого признака. В одном эксперименте самца, имеющего определенный доминантный признак, скрещивают с самкой, имеющей рецессивный признак. Во втором, соответственно, скрещивают самку с доминантным признаком и самца с рецессивным признаком.
Гаметы, или половые клетки, — репродуктивные клетки, имеющие гаплоидный (одинарный) набор хромосом и участвующие, в частности, в половом размножении. При слиянии двух гамет в половом процессе образуется зигота, развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, произведших гаметы.
Генетика пола. наследование, сцепленное с полом. Механизмы определения пола
Вопрос 1. Какие хромосомы называют половыми?
Половые хромосомы — это пара хромосом, которые различаются у мужских и женских особей одного биологического вида. У оного из полов это, как правило, две одинаковые крупные хромосомы (Х-хромосомы, генотип XX); у другого — одна Х-хромосома и одна меньшая по размеру У-хромосома (генотип ХУ). У некоторых видов мужской пол формируется при отсутствии одной половой хромосомы (генотип XO).
Вопрос 2. Что такое аутосомы?
Аутосомы — это пары хромосом, которые идентичны у особей одного биологического вида, относящихся к разным полам. Число пар аутосом равно числу пар хромосом в генотипе минус единица (одна пара половых хромосом). Так, у человека 22 пары аутосом, у дрозофилы — 3 пары. Всем аутосомам каждого биологического вида даны порядковые номера в соответствии с их размером (первая — самая большая; последняя — самая короткая и, следовательно, несущая меньше всего генов).
Вопрос 3. Что такое гомогаметный и гетерогаметный пол?
Пол, имеющий две одинаковые половые хромосомы (XX), называется гомогаметным, так как он образует только один тип гамет, содержащих Х-хромосому. Пол, определяемый различными половыми хромосомами (ХY), называется гетерогаметным, так как образует два типа гамет: содержащих X- и Y-хромосомы соответственно.
У человека гомогаметен женский пол (генотип ХX), гетерогаметен мужской (генотип ХУ).
Вопрос 4. Когда происходит генетическое определение пола у человека и чем это обусловлено?
Пол будущего организма у человека определяется в момент оплодотворения и зависит от того, какой из сперматозоидов оплодотворит яйцеклетку. При оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом, содержащим Х-хромосому, в зиготе будут две Х-хромосомы и из нее разовьется женский организм. При оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом с Y-хромосомой в зиготе будут содержаться Х- и Y-хромосомы и она даст начало мужскому организму. Нетрудно заметить, что образование сперматозоидов с X и Y-хромосомами равновероятно и, следовательно, механизм гаметогенеза определяет не только пол, но и примерное численное равенство полов в каждом поколении.
Рис. 1. Схема скрещивания организмов.
У всех млекопитающих, человека и мухи дрозофилы гомогаметным является женский пол, а гетерогаметным – мужской.
Гомогаметный пол дает один тип гамет, а гетерогаметный (гемизиготный) – два типа гамет.
Вопрос 6. Объясните, что такое наследование, сцепленное с полом.
В половых хромосомах могут находиться гены, не имеющие отношение к развитию половых признаков. Так, в Х-хромосоме дрозофилы находится ген, определяющий окраску глаз. Х-хромосома человека содержит ген, обусловливающий свертываемость крови (Н). Его рецессивная аллель (h) вызывает тяжелое заболевание, характеризующееся пониженной свертываемостью крови, — гемофилию. В этой же хромосоме есть гены, определяющие нечувствительность к красному и зеленому цвету (дальтонизм), форму и объем зубов, синтез ряда ферментов и т. д.
В отличие от генов, локализованных в аутосомах, мри сцеплении с полом может проявиться и рецессивный ген, имеющийся в генотипе в единственном числе. Это происходит в тех случаях, когда рецессивный ген, сцепленный с Х-хромосомой, попадает в гетерогаметный организм. При кариотипе XУ рецессивный ген в Х-хромосоме проявляется фенотипически, поскольку У-хромосома негомологична Х-хромосоме и не содержит доминантной аллели.
Рассмотрим законы наследования признаков, сцепленных с полом, установленные Морганом, на следующем примере. В брак вступают женщина-дальтоник (рецессивный признак) и мужчина с нормальным цветовосприятием (рис. 2.). Рассматривая цитологическое обоснование наследования этого признака в данном браке, видим, что сыновья свою единственную Х-хромосому получают от матери, следовательно, будут иметь подобный ей фенотип по данному признаку (дальтонизм). Дочери получают одну Х-хромосому от матери (с рецессивным геном дальтонизма), а другую Х-хромосому от отца (с доминантным геном нормы по дальтонизму), поэтому они будут иметь нормальное зрение. Видим, что фенотипический признак отца перешел к дочерям, а от матери – сыновьям (крисс-кросс наследование).
Рис. 2. Наследование признаков сцепленных с полом (при рецессивности гомогаметного пола).
В случае если мать имеет нормальное зрение и гомозиготная, а отец дальтоник, то все дети будут иметь нормальное цветовосприятие (рис. 3.).
Рис. 3. Наследование цветовой слепоты (женщина – доминантна и гомозиготная, а супруг – дальтоник).
Если их дочь выйдет замуж за здорового мужчину, то возможное соотношение фенотипов у их детей будет (рис. 4).
Рис. 4. Наследование цветовой слепоты (женщина – гетерозиготная, а супруг здоров).
О генетике пола
Генетика пола — один из разделов генетики, изучающий действие механизмов наследственности и наследственной изменчивости. Пол в широком смысле — комплекс признаков и структур, которые способны обеспечить способ воспроизводства и передачу потомству наследственной информации. Подавляющее большинство животных раздельнополые.
В какой момент закладывается пол у большинства организмов?
Пол, как правило, закладывается уже в момент оплодотворения. То, мужской или женской будет особь, в большинстве случаев определяется набором хромосом. Как выяснили исследования, в половой идентификации основную роль выполняет кариотип зиготы. В кариотипе есть и хромосомы, идентичные для обоих полов, так называемые аутосомы (у человека их 22 пары), и такие хромосомы, по которым два пола, женский и мужской, разнятся — половые хромосомы (у человека — 1 пара). Половые хромосомы наличествуют в каждой соматической клетке. У мужских особей половые хромосомы внешне отличаются: одна крупная, с большим количеством генов — Х-хромосома, вторая маленькая — по внешнему подобию ее назвали Y-хромосомой. У женских особей половые хромосомы идентичны — две Х-хромосомы.
Какой пол у человека является гомогаметным? Почему?
Итак, две Х-хромосомы у человека (и у подавляющего числа млекопитающих) являются женскими половыми хромосомами. Одной из Х-хромосом наделяется каждая яйцеклетка в момент образовании гамет. Таким образом, возникают гаметы, содержащие Х-хромосому (ХХ) — и потому женский пол у человека называется гомогаметным (от греч. homos — общий, сходный).
Какой пол у человека является гетерогаметным? Почему?
У мужчин на стадии образования гамет одна половина сперматозоидов получает Х-хромосому, вторая — Y-хромосому. Образуется два разных вида гамет. Пол, у которого гаметы разнятся, называется гетерогаметным (греч. heteros — иной, другой). Следовательно, у человека (и прочих млекопитающих) мужской пол — гетерогаметный (XY).
Какие существуют нестандартные способы определения пола? Приведите не менее трех.
1) Женский пол гомогаметен (ХХ), мужской гетерогаметен (Х0). Примером таких особей могут быть прямокрылые, жуки, паукообразные, кенгуру. В этом случае наблюдается мужская гетерогаметность по типу X0.
2) Женский пол — гетерогаметен (ХY), мужской — гомогаметен (ХХ) у птиц, пресмыкающихся, рыб, земноводных, некоторых видов бабочек. Этот тип определения пола называется женской гетерогаметностью по типу XY. В ЕГЭ по биологии этот тип может встречаться в задачах про кур.
3) Женский пол — гетерогаметен (Х0), мужской — гомогаметен (ХХ), например, у отдельных видов насекомых (отряд равнокрылые). Здесь наблюдается женская гетерогаметность по типу X0.
Интересно, что у некоторых живых существ вообще нет половых хромосом, к примеру, у пчел и муравьев. Поэтому их пол определяется другим фактором — набором хромосом в яйцеклетке или в образованной зиготе. Если набор гаплоидный (n), из такой неоплодотворенной яйцеклетки развиваются самцы (трутни). Если идет оплодотворение и образуется диплоидная зигота (2n), то рождаются рабочие особи.
Какие гены имеются в половых хромосомах, кроме генов, определяющих пол?
В половых хромосомах наличествуют гены, которые отвечают и за неполовые признаки. Так, в Х-хромосоме имеются ген болезни крови гемофилии, ген дальтонизма (цветовая слепота, чувствительность к красному и зеленому цветам), ген отсутствия потовых желез и т. д. Именно поэтому перечисленные недуги передаются только по женской линии. В Y-хромосоме обнаруживаются гены, которые передаются исключительно по мужской линии: дифференцировки семенников, облысения, гипертрихоза ушной раковины, ихтиоза и т. д. Подобный тип наследования называют голандрическим.
У кошек может встречаться ген окраски, сцепленный с полом. При этом X B X B — черная окраска шерсти кошки, X b X b — рыжая. Однако встречается и неполное доминирование, X B X b — черепаховая окраска, в которой черные и рыжие пятна чередуются. Она может наблюдаться только у женских особей, так как у них есть две Х-хромосомы, способные иметь внутри два разных аллеля, чем и обеспечивается гетерозиготность. А вот коты могут быть либо черными X B Y, либо рыжими X b Y.
Всегда ли мужской пол является гетерогаметным
Подробное решение параграф § 29 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. 2014
Каково соотношение мужчин и женщин в человеческой популяции?
Соотношение полов — отношение числа самцов к числу самок в раздельнополой популяции. Соотношение полов наряду с половым диморфизмом является важной характеристикой раздельнополой популяции. Обычно его выражают количеством самцов, приходящихся на 100 самок, долей мужских особей или в процентах. В зависимости от стадии онтогенеза различают первичное, вторичное и третичное соотношение полов. Первичное — это соотношение полов в зиготах после оплодотворения; вторичное — соотношение полов при рождении и, наконец, третичное — соотношение полов зрелых, способных размножаться особей популяции.
Что вам известно об определении пола из предыдущих курсов биологии?
Какие организмы называют гермафродитными?
Гермафродитизм — одновременное или последовательное наличие у организма мужских и женских половых признаков и репродуктивных органов.
Вопросы для повторения и задания
1. Какие хромосомы называют половыми?
Половые хромосомы – это хромосомы, по которым можно отличить друг от друга особей разных полов.
2. Что такое аутосомы?
Аутосомы – это хромосомы соматических клеток.
3. Что такое гомогаметный и гетерогаметный пол? Всегда ли мужской пол является гетерогаметным?
Гомогаметный пол – это пол, в котором половые хромосомы парные гомологичные (одинаковы по форме и строению), например, женский пол млекопитающих и человека, который характеризуется парными половыми хромосомами ХХ. Гетерогаметный пол – это пол, в котором половые хромосомы непарные негомологичные (разные), например, мужской пол млекопитающих и человека, который характеризуется непарными половыми хромосомами ХY. Нет, не всегда. Например, у птиц самки имеют гетерогаметный пол, а самцы – гомогаметный.
4. Когда происходит генетическое определение пола у человека и чем это обусловлено?
5. Какие вам известны механизмы определения пола? Приведите примеры.
Принадлежность особей к тому или иному полу может определяться не только в момент оплодотворения, как это происходит у большинства организмов. Иногда пол определяется влиянием окружающей среды уже после оплодотворения. Например, у морского червя боннелии пол личинки будет зависеть от того места, куда она попадёт после завершения периода свободного плавания. Если она, оседая на дно, попадёт на тело взрослой самки, из неё под действием химических веществ, выделяемых самкой, сформируется самец. Если личинка оседает на дно и рядом нет поло во зрелой женской особи, она превращается в самку. Существуют и иные механизмы определения пола, например у кузнечиков самки имеют две одинаковые половые хромосомы (ХХ), а самцы всего одну (Х0). У пчёл особи женского пола (матки и рабочие пчёлы) развиваются из дипидных оплодотворённых яйцеклеток (2n), а мужские особи (трутни) — из неоплодотворённых (1n), хромосомный набор которых удваивается в процессе индивидуального развития.
6. Объясните, что такое наследование, сцепленное с полом.
Опыты Менделя показывают особенности наследования признаков, гены которых находятся в неполовых хромосомах — аутосомах. В этом случае наследование осуществляется независимо от того, кто из родителей (мать или отец) имел тот или иной генотип. Если в качестве женской особи взять растение гороха, выросшее из жёлтого семени, и опылить его пыльцой растения, выросшего из зелёной горошины, а могли сделать наоборот, и результат скрещивания остался бы неизменным. Однако ситуация кардинально меняется, если происходит наследование признаков, гены которых находятся в половых хромосомах. Такое наследование называют сцепленным с полом. Гены, расположенные в Y-хромосоме, передаются только по мужской линии, от отца к сыну, поэтому признаки, за которые они отвечают, у женщин отсутствуют. Кроме уже вышеупомянутого гена, отвечающего за дифференцировку половых желёз, в Y-хромосоме находятся гены, которые контролируют раннее облысение, повышенную волосатость ушей, развитие перепонок между пальцами ног. В Х-хромосоме находится ген, определяющий свёртываемость крови. Его рецессивный аллель вызывает тяжёлое заболевание — гемофилию. Кроме этого, в Х-хромосоме находятся гены, влияющие на размер и форму зубов, развитие дальтонизма (неспособность различать зелёный и красный цвета), атрофию зрительного нерва и многие другие признаки. Х-хромосома и Y-хромосома содержат разные гены, т. е. не являются гомологичными хромосомами, это и определяет особенность наследования признаков, сцепленных с полом.
7. Как наследуется дальтонизм? Какое цветоощущение будет у детей, мать которых — дальтоник, а отец имеет нормальное зрение?
Было установлено, что дальтонизм обусловлен рецессивным аллелем (Хd), нормальное цветоощущение — доминантным аллелем (ХD), поэтому женщины, гетерозиготные по этому гену (ХDХd), обладали нормальным зрением. Рассмотрим, какие дети могут родиться у женщины — носительницы гена дальтонизма (ХDХd), вышедшей замуж за мужчину с нормальным цветоощущением (ХDY). Женщина передаст половине своих сыновей и дочерей Х-хромосому с геном дальтонизма (Хd), а половине — Х-хромосому с геном нормального цветоощущения (ХD). В то же время все дочери получат от отца вторую Х-хромосому с геном нормального цветовосприятия (XD), поэтому у всех них будет нормальное зрение, но половина из них будет носительницами рецессивного гена дальтонизма, полученного от матери (1XDXD : 1XDXd). Все сыновья получат от отца Y-хромосому, и половина из них будет дальтониками (1XDY : 1XdY).
Подумайте! Вспомните!
1. Объясните с позиции генетики, почему среди мужчин гораздо больше дальтоников, чем среди женщин.
Генотип мужчин с данным заболеванием может быть только двух типов: ХDY (здоровый) или XdY (больной), так как у мужчин только одна Х-хромосома (вероятность 50%). А у женщин два генотипа: ХDХd (здоровая-носитель), XDXD(здоровая), ХdХd (больная), вероятность таких генотипов 33,3%. Тем более, что появление такой девочки ХdХd (больная) возможен только если отец будет болен, а мать носительница – такая вероятность крайне мала, поэтому появление мальчиков – дальтоников гораздо больше.
2. Многие молодые мужья хотят, чтобы их первым ребёнком был сын, и после рождения дочери обвиняют жён в том, что они не оправдали их ожидания. Как вы считаете, имеют ли их претензии какие-либо основания?
Нет. При оплодотворении, если яйцеклетка сливается со сперматозоидом, содержащим Х-хромосому, образуется пара половых хромосом ХХ и формируется девочка. Если сперматозоид содержал Y-хромосому, то разовьётся мальчик. Пол будущей особи определяется в момент оплодотворения и зависит от набора половых хромосом.
Гетерогаметный пол
Из Википедии — свободной энциклопедии
Гетерогаме́тный пол — это генетически определённый пол, соответствующий наличию в клетках организма двух разных половых хромосом или одной в удвоенной дозе, приводящей к формированию альтернативного пола. Особи гетерогаметного пола дают две группы гамет (по содержанию разных половых хромосом).
У животных с гетерогаметным мужским полом для обозначения половых хромосом используются буквы X и Y. Особи, в норме несущие пару половых хромосом X и Y или одну хромосому X, — самцы, а несущие две хромосомы X — самки. К этой группе относятся млекопитающие, большинство видов насекомых и многие другие группы.
В случае, если гетерогаметный пол — женский, то используются другие обозначения для половых хромосом — Z и W. Особи с генотипом ZZ — самцы; ZW — самки. Гетерогаметный женский пол характерен для чешуекрылых насекомых, пресмыкающихся и птиц.
Гетерогаметный женский пол встречается в значительно меньшем числе групп организмов, чем гетерогаметный мужской. У некоторых видов есть оба механизма определения пола, в частности для одного из видов рыб меченосцев (род Xiphophorus) отмечены половые хромосомы W, X, Y и Z.
В ряде случаев Y— или W-хромосома в ходе эволюции теряется. Тогда наборы хромосом у гетерогаметного пола обозначаются как X0 или Z0 соответственно.
В связи с тем, что природные популяции содержат мутации, в гомозиготном (или гемизиготном) состоянии, снижающие жизнеспособность, то особи с гетерогаметным полом чаще имеют пониженную приспособленность.