Шпаргалка по "Экологии"

Есть  гены, которые не имеют гомологов  в Y-хромосоме. Они имеют свои особенности наследования. У мушки дрозофилы ген, определяющий красную или белую окраску глаз, локализован в Х-хромосоме. Доминантная аллель определяет красную окраску, рецессивная белую. Если проводить реципрокные скрещивания, то можно получить различные результаты:

а) скрещивали самку с красными глазами и самца с белыми –  первое поколение единообразно, при  скрещивании особей первого поколения  между собой наблюдали расщепление  во втором поколении 3:1, самки красноглазые, самцы белоглазые и красноглазые;

б)  скрещивали белоглазую самку  с красноглазым самцом – в первом поколении наблюдали расщепление 1:1, при этом белоглазыми оказывались  только самцы, а все самки красноглазыми, т.е. дочери наследовали признак  отца, а сыновья матери.

Такой тип  передачи признаков получил название крест-накрест или крисс-кросс.

Во втором поколении от скрещивания  особей первого получали расщепление 1:1 по признаку, причём как среди  самок, так и среди самцов.

Очень часто  гены, находящиеся в Х-хромосоме, как правило, не имеют аллелей  в Y-хромосоме. В результате рецессивные гены в Х-хромосоме могут проявляться будучи в единственном числе. Присутствие только одного аллеля и в единичном числе у диплоидного организма называется гемизиготным состоянием или гемизиготой.

 

И немного интересных фактов.

Нарушения в распределении хромосом:

При мейотическом делении возможно неправильное расхождение  половых хромосом. Тогда мы можем  наблюдать различные наследственные заболевания.Синдром Клайнфельтера – XXY, синдром Шеришевского- Тернера – Х0, трисомия – ХХХ.

 Распределение  хромосом может нарушаться не  только в мейозе, но и в митозе. У мух дрозофил иногда наблюдают  появление мух, у которых один  глаз белый, а другой – красный.  Оказывается, что эти мухи симметрично  представлены женской и мужской  половинами тела. Таких мух называют билатеральными гинандроморфами. Эти особи возникают при потери одной Х-хромосомы при первом дроблении зиготы, которая должна дать начало самке.

Потери  хромосом могут происходить и  на более поздних стадиях развития. Тогда появляются организмы-мозаики, у которых в разных пропорциях представлены участки тела, состоящие из клеток с неодинаковыми числами хромосом.

И ещё. Оказывается в разных клетках женского организма работать может только одна Х-хромосома: либо материнская, либо отцовская. Вторая остаётся неактивной, спирализованной, и видна в микроскоп в виде тёмного пятнышка. Таким образом, женский организм является организмом-мозаикой. С этим фактом связано такое интересное явление, как черепаховый окрас кошек.

 

Дифференциация пола

 

От определения  пола следует отличать процесс становления  половых признаков в онтогенезе, который получил название дифференциации пола.

Она идёт вслед за определением пола, т.е. развиваются  половые различия: формируется воспроизводительная  система, физиологические и биохимические  механизмы, обеспечивающие скрещивание.

Так как  организмы генетически бисексуальны, процесс дифференциации пола оказывается сложным. Бисексуальная природа организма в принципе позволяет изменять направление его развития, т.е. переопределять пол в онтогенезе.

Зачаточные  индифферентные в половом отношении  гонады у эмбрионов животных имеют  двойственную природу. Они состоят  из внешнего слоя кортекса, из которого в процессе дифференциации развиваются женские половые клетки, и из внутреннего слоя – медуллы, из которой развиваются мужские гаметы.

В ходе дифференциации пола идёт развитие одного из слоёв  гонады и подавление другого. В соответствии с этими преобразованиями дифференцируются и половые пути, которые тоже закладываются  одинаковыми у особей обоих полов.

Особые клетки мужской гонады (клетки Лейдига) начинают продуцировать мужские половые гормоны (андрогены). Под влиянием этих зародышевых андрогенов начинается формирование соответствующих, мужских или женских, внутренних репродуктивных органов и наружных гениталий.

Процесс дифференцировки биологического пола включает в себя несколько последовательных этапов: закладку генетического пола при оплодотворении (хромосомный ХХ или ХУ пол), появление гонадного (семенники или яичники) и, соответственно, гаметного (сперматозоиды или яйцеклетка) пола в процессе эмбриогенеза, формирование гормонального пола под действием гормонов гонад (андрогены или эстрогены); под влиянием гормонов складывается пол рождения (соматический мужской или женский)

Таким образом, первоначально  бипотенциальный зародыш становится самцом или самкой не автоматически, а в результате последовательного  ряда дифференцировок, каждая из которых  основывается на предыдущей, но приносит нечто новое. Каждому этапу половой дифференцировки соответствует определенный критический период, когда организм наиболее чувствителен к данным воздействиям. Если критический период почему-либо "пропущен", то последствия этого большей частью необратимы. При этом действует так называемый принцип Адама (дополнительности маскулинной дифференцировки): на всех критических стадиях развития, если организм не получает каких-то дополнительных сигналов или команд, половая дифференцировка автоматически идет по женскому типу, для создания самца на каждой стадии развития необходимо "добавить" нечто, подавляющее женское начало.

 

Пол человека

Пол, в отношении человеческого организма, это комплекс репродуктивных, соматических и социальных характеристик, определяющих индивид как мужской или женский организм.

Разделение  человеческих особей на мужчин и женщин предполагает у каждого индивида полное соответствие:

- анатомического  строения половых органов; 

- мужских  и женских пропорций тела;

- полового  самосознания;

- адекватную направленность полового влечения и наличие соответствующих стереотипов полового поведения.

Формирование  пола продолжается с момента зачатия  и до половой зрелости, когда завершается  становление направленности влечения и происходит выбор полового партнера. При зачатии закладывается генетический (хромосомный ХХ или ХУ) пол. В процессе эмбриогенеза появляется гонадный (семенники или яичники) и соответственно гаметный (сперматозоиды или яйцеклетка) пол. Под влиянием гормонального пола (андрогены или эстрогены) складывается пол рождения (соматический мужской или женский), который фиксируется в документах как гражданский (паспортный мужской или женский), являющийся промежуточным, переходным от биологического к социальному. Собственно социальный пол под влияниям воспитания в раннем детстве складывается как половая аутоидентификация (самосознание), а затем в подростковом и юношеском возрасте на нее наслаиваются половые роли и сексуальные ориентации.

При нарушениях полового развития генетический и гонадный полы могут не совпадать (интерсексуальные состояния). В других случаях могут одновременно присутствовать мужские и женские гонады (двуполость или истинный гермафродитизм). Одновременное сосуществование мужских и женских признаков соматического пола при однозначности гонадных расценивается как ложный гермафродитизм.

Аномальный (патологический) гермафродитизм наблюдается во всех группах животного мира, в том числе у высших позвоночных животных и человека; он может быть истинным (когда у одной особи имеются либо одновременно мужские и женские половые железы, либо сложная железа, часть которой построена как яичник, часть — как семенник) или ложным (т. н. псевдогермафродитизм), когда у особи имеются половые железы одного пола, а наружные половые органы и вторичные половые признаки полностью или частично соответствуют признакам другого пола. К явлениям ложного гермафродитизма относятся, например, мужеподобие самок, женоподобие самцов.

 Во  всех случаях расхождения истинный пол устанавливается по биологически более раннему его виду. При полной целостности биологического пола он может не соответствовать половому самосознанию, что составляет феномен транссексуализма, при котором мужчина считает себя женщиной и стремится к хирургической смене пола. Или наоборот, женщина стремится стать мужчиной.

У человека главным фактором, влияющим на определение  пола, является наличие У-хромосомы. Если она есть, организм имеет мужской пол. Даже если в геноме имеются три или четыре Х-хромосомы, но кроме того хотя бы одна Y-хромосома, то из такой зиготы развивается мужчина. Почему же Y-хромосома играет столь разную роль у дрозофил и у человека? Дело в том, что у дрозофил в Y-хромосоме очень мало генов, и это гены, которые отвечают за развитие сперматозоидов у взрослого самца. Напротив, у человека в коротком плече Y-хромосомы лежит ген S , который играет важнейшую роль в определении пола. Он кодирует белок, который переключает организм с женского пути развития на мужской. Этот белок-регулятор в норме образует комплекс с гормоном тестостероном и тем самым стимулирует функционирование ряда структурных генов, ответственных за развитие мужских вторичных половых признаков. Мутантный ген вырабатывает белок, который не реагирует с тестостероном, а, следовательно, нарушается дифференцировка особи по типу самца. Возникает синдром тестикулярной феминизации – генотип особи ХY, но вторичные половые признаки и поведение – женские.

Этот  ген-регулятор играет определяющую роль и у других млекопитающих. Когда  с помощью генной инженерии ген S ввели в клетку мыши с женским генотипом XX, то из такой клетки развился мышонок не только с внешними признаками самца, но и с соответствующим поведением.

При неправильном расхождении хромосом в процессе мейоза могут образовываться гаметы, несущие разное количество половых  хромосом: ХХ или 0. При слиянии таких гамет с нормальными рождаются организмы с различными аномалиями в строении и поведении.

 

НЕХРОМОСОМНОЕ (ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКОЕ) НАСЛЕДОВАНИЕ

 

Многочисленные  эксперименты, начиная с Т. Бовери, доказывали исключительную роль ядра в передаче наследственной информации. До сих пор мы все время говорили об исключительной роли ядерного генетического  материала (о генах, локализованных в локусах хромосом ядра) в плане  передачи и реализации наследственных признаков. Тем не менее, представления о генах вне хромосом в конце концов получили фактическое обоснование и развились в самостоятельный раздел генетики.

Возник  вопрос – могут ли какие либо компоненты цитоплазмы, так или иначе, участвовать в передаче определённых наследственных признаков потомству?

Могут. И  к таким компонентам относятся: пластиды, митохондрии, которые содержат собственную ДНК и аппарат  синтеза белка, ДНК или РНК  вирусов,  бактериальных плазмид.

 

Пластидное наследование

 

В растительных клетках пластиды относятся к  полуавтономным самовоспроизводящимся  органеллам клетки, так как содержат собственную ДНК.

Молекула  хлоропластной ДНК в отличие  от ядерных, имеет другую форму – она кольцевая. Сильно отличается и ее плотность – она намного меньше плотности ДНК ядра. Хлоропласты обладают своей собственной системой синтеза белка (с участием: т-РНК, р-РНК). Однако этот синтез существенно отличается от основной системы синтеза белка в цитоплазме с участием и-РНК, синтезированной в ядре.

Вместе  с тем, работа генов, локализованных в ДНК хлоропластов, соподчинена работе генов ядерной ДНК, прежде всего это касается фотосинтетических процессов, процессов очень важных для жизнедеятельности растения.

Генетические  функции, необходимые для фотосинтеза, частично закодированы в ДНК хлоропластов, а частично – в ядерной ДНК. Фотосинтез идет при их одновременном  участии.

Совокупность пластид клетки как  структур, передающих наследственную информацию, была названа пластидомом.

О первых фактах пластидного наследования сообщили Э. Баур и К. Корренс в 1909 г. Внимание генетиков привлекли пестролистные растения: ночная красавица, аукуба, герань, плющ, хлорофитум, традесканция. У них зелёные листья испещрены белыми или жёлтыми пятнами или полосками – участками тканей, не содержащих пластид или имеющих дефектные пластиды, лишённые хлорофилла.

Мутации ДНК некоторых хлоропластов могут  привести к тому, что они утрачивают зеленую окраску. Когда отдельно взятая клетка листа делится на 2 дочерние митозом, распределение хлоропластов по дочерним клеткам происходит случайно. В дочерних клетках могут оказаться: окрашенные; бесцветные пластиды или и те, и другие. Не обязательно в равном количестве. Именно по этой причине окраска листьев пестролистного растения может варьировать.

При половом  размножении пестролистное растение (ночная красавица, львиный зев) может  образоваться 3 вида яйцеклеток, различных  по содержанию хлоропластов. Мужские  клетки содержат слишком мало цитоплазмы, поэтому наследование, в основном идет по материнской линии. Такая передача фенотипического признака была названа материнским типом наследования. Оплодотворенная яйцеклетка (зигота) развивается только за счет цитоплазмы яйца, сперматозоид вносит в зиготу только свою половину ядерного хромосомного набора (геном+геном=генотип). Цитоплазма, митохондрии и другие органоиды остаются в хвосте сперматозоида. Такой тип оплодотворения называется гетерогамией.

Если  яйцеклетка содержала бесцветные хлоропласты, то из зиготы будет развиваться неокрашенное растение, израсходовав запас питательных  веществ, оно погибнет. Если яйцеклетка содержала только зеленые хлоропласты – разовьется нормальное зеленое растение. Если в яйцеклетку попали и зеленые и бесцветные хлоропласты, то растение будет пестролистным.