На головну

ГЕНЕТИКА СТАТІ

  1.  XII. Екогенетики і екогенетіческіе хвороби
  2.  Відтворення вірусів, теорія мемів і психогенетика.
  3.  ГЕНЕТИКА
  4.  ГЕНЕТИКА
  5.  генетика алкоголізму
  6.  генетика вірусів
  7.  Генетика ж?не они? біологіяда алатин Орни. Генетика п?ніні? ма?сати мен міндеттері.

Теорії визначення статі.Однією з найважливіших проблем в біології завжди була загадка народження організмів різної статі. Сотні гіпотез про природу цього явища були опубліковані в минулих століттях і особливо в 19 столітті. Ось деякі з них. Аристотель вважав, що зачаття хлопчиків відбувається частіше в ту пору, коли дмуть північні вітри, тоді як зачаття дівчаток природно пов'язано з подихом південних зефиров. Деякі вчені вважали, що діти повинні бути того ж або протилежної статі, що старший або молодший з батьків. За нашими даними, пише Лаврівський в статті "Таємниця снігової води", в потомстві тварин, які п'ють снігову воду, повинні переважати самці. Гарантована майже 100% вірогідність народження хлопчика, якщо мама на 5 см переросла тата, і поява на світ дівчинки, якщо мама горазда нижче тата, (Длигач Д. л., 1972). але досить про це, поговоримо про спадкування статі з наукової точки зору.

Хромосомна теорія визначення статі. У 1901 році при вивченні хромосомних наборів статевих клітин самців і самок було встановлено, що вони розрізняються однією парою хромосом. Хромосоми цієї пари були названі статевими, а решта хромосоми, однакові у самців і самок, аутосомами. У більшості організмів, в тому числі тварин і людини, в каріотипі самок міститься дві однакові хромосоми, які позначають буквою X. У самців є Х-хромосома і відмінна від неї хромосома, зазвичай меншого розміру, що позначається буквою У. Таким чином, генотип самок за статевими хромосомами буде XX, а генотип самців - ХУ.

Крім такого типу визначення статі, в природі зустрічаються і інші. Наприклад, у птахів генотип самців XX, а у самок міститься на одну хромосому менше. Їх генотип записують зазвичай ХО або Х-. У бджіл, ос і близьких їм видів підлогу залежить від кількості хромосом. Самки мають диплоїдний набір хромосом - 2n, а самці - гаплоїдний n. У особин жіночої статі в процесі гаметогенезу утворюється тільки один сорт гамет, що несе Х-хромосому. Тому ця підлога називають гомогаметною, У самців утворюється два типи гамет, що несуть X і У-хромосоми, і така підлога називається гетерогаметним, У зв'язку з цим підлогу потомства буде залежати від гетерогаметних особин, якими у тварин і людини є самці. Ця теорія наочно пояснює однакову ймовірність народження в природі самців і самок.

Схема успадкування статі у ссавців

Р + ХХ х > Х Y

Гамети: Х Х Y

F + XX > XY

50% самок 50% самців

Балансова теорія визначення статі. Дослідження на дрозофілі, проведені учнем Т. моргана К. Бріджес, показали, що простий, на перший погляд механізм визначення статі насправді складніше. Безсумнівно, що Х-хромосома направляє розвиток особини в сторону жіночої статі, проте У-хромосома у дрозофіли не впливає на підлогу. Про те, що У-хромосома не робить ніякого впливу на розвиток статі у дрозофіл, свідчить наступний факт. Можна отримати мух з набором статевих хромосом ХХУ; такі мухи будуть справжніми плідними самками, незважаючи на наявність У-хромосоми. К. Бріджес схрещував тріплоідний (XXX) самок з нормальними самцями. Урезультаті цього схрещування він отримав різноманітне потомство, поряд з нормальними самками і самцями були особини з відхиленнями у формуванні їх статевої системи.

Статеві типи дрозофіли відповідно до балансової теорії

 ЧіслоХ-хромосом  Чіслонаборов аутосом  Половойіндекс (Х: А)  Полорганізма
 1,51,00,670,50,33  сверхсамканорм. самкаінтерсекснорм. самецсверхсамец

 

На підставі дослідів Бріджес прийшов до висновку, що ознаки жіночої статі контролюються Х-хромосомою, а ознаки чоловічої статі - аутосомами. Пол ж особини залежить від балансу між Х-хромосомами і аутосомами. Це випливає з того, що всі особини з балансом хромосом 1 і більше є самок, співвідношення 0,5 визначає самців; баланс від 1 до 0,5 визначає проміжне розвиток статі.

У дрозофіли і у деяких інших комах іноді з'являються так звані гінандроморфи, у яких одні ділянки тіла несуть ознаки жіночої статі, інші - чоловічого. Причини такої мозаїчності легко пояснити. На початку свого розвитку тварина володіє двома Х-хромосомами і починає розвиватися як самка, однак при першому дробленні заплідненого яйця з тих чи інших причин відбувається втрата однієї з Х-хромосом. В результаті утворюються клітини, що містять тільки одну Х-хромосому. Якщо ці клітини продовжують ділитися, то форміруютсяткані, що характеризуються суто чоловічими ознаками.

Бісексуальність організмів. Численні досліди на тваринах і рослинах дозволяють вважати, що організми володіють бісексуальністю, тобто здатністю при певних умовах формувати жіночий або чоловічий підлогу. Підтвердженням цього є зміна статі в онтогенезі. Один із прикладів перевизначення статі отриманий на акваріумних рибок Т. Якімото. Для експерименту були відібрані білі і червоні Медаком. Гетерогаметним підлогою у цих рибок є чоловічий. Домінантний ген червоного забарвлення R знаходиться в У-хромосомі, а його рецесивний аллель г - в Х-хромосомі. Отже, білі самки мають генотип X X, а червоні

самці - X У. У цьому випадку самці завжди будуть червоними, оскільки в У-хромосомі знаходиться домінантний ген R. При такому типі успадкування сини завжди будуть нести ознаки батька. Вилупилися з личинок малюків розділили на дві групи, У першій групі годування було звичайним, а в другій мальки отримували добавку жіночого статевого гормону, В результаті виявилося, що все червоні рибки в другій групі, генетично обумовлені як самці, за фенотипом були самками з нормально розвиненими яєчниками і вираженими вторинними статевими ознаками. Вони були здатні схрещуватися з нормальними червоними самцями,

явище фрімартінізм. У великої рогатої худоби іноді народжуються різностатеві двійні. В цьому випадку бички розвиваються нормально, а телички виявляються марними. Таких тварин називають фрімартінамі. Це обумовлено тим, що на ранніх етапах ембріонального розвитку між плодами встановлюються анастомози кровоносних судин. Чоловічі статеві гормони починають вироблятися трохи раніше і, потрапляючи в організм телички, вони порушують нормальний розвиток її статевої системи, Крім цього у телиць-фрімартінамі був виявлений хімерізм за статевими хромосомами. Присутність У-хромосоми в генотипі таких телиць призводить до зміни ознак у бік чоловічої статі,

У курей функціонує тільки лівий яєчник. Якщо ж він в силу вікових змін або хвороби редукується, зачаток правої гонади перетворюється в семенник, в якому можуть формуватися нормальні спермії. Статева поведінка і зовнішні ознаки птиці стають характерними для особин чоловічої статі, Генетично жіноча особина перетворюється в півня.

Патології за статевими хромосомами. У людини і тварин виявлені порушення в групі статевих хромосом. Більш детально ці порушення описані у людини. Основною причиною цих аномалій є нерасхождение статевих хромосом в результаті мейозу і мітозу.

 синдром Клайнфельтера характеризується недорозвиненням гонад. У організмів з такою аномалією генотип ХХУ. Виникнення синдрому Клайнфельтера пов'язано з нерозходженням статевих хромосом в мейозі. Тварини з синдромом Клайнфельтера мають ознаки чоловічої статі, але стерильні. Такий дефект описаний у людини, собак і котів.

 синдром Тернера характеризується жіночим фенотипом. У організмів з цим дефектом замість двох статевих хромосом - одна (ХО). Ця аномалія описана у людини, кози і домашньої миші. У організмів з цим синдромом недорозвинені яєчники, немає чітко виражених вторинних ознак жіночого організму і в більшості випадків спостерігається безпліддя.

У тварин зустрічаються і інші порушення в групі статевих хромосом, наприклад трисомия (XXX), мозаицизм (ХХ / ХУ / ХХУ) і ін. Цих тварин потрібно своєчасно виділяти в групи відгодівлі, так як в більшості випадків у них порушені відтворювальні здатності.

Успадкування ознак, зчеплених зі статтю. Статеві хромосоми, так само, як і аутосоми, несуть гени, які контролюють ті чи інші ознаки. Ознаки, гени яких локалізовані в статевих хромосомах, успадковуються сцепленно з підлогою. Зчеплене зі статтю успадкування було відкрито Т. Морганом. Для своїх дослідів він використовував лінію дрозофіл з білими очима (white). Коли білооких мух схрещували з червоноокими, то отримане потомство не погоджувалося з менделевскими законами спадкування. Якщо червоноокими були самки, а білоокоїсамця, то в F1 всі мухи мали червоні очі, що відповідає гіпотезі про до-

мінантності цієї ознаки. При схрещуванні між собою мух з F1 три чверті потомства в F2 було червонооким, а одна чверть - черні. Однак всі отримані самки були червоноокими, а серед самців половина нащадків мали червоні очі і половина - білі. Це не збігалося з положеннями законів Менделя.

При схрещуванні білооких самок з червоноокими самцями результати були іншими. Не всі потомство від такого схрещування було червонооким, як слід було б очікувати на основі закону Менделя, виходячи з домінування ознаки "червоні очі". Навпаки, лише половина потомства становили мухи з такими очима, тоді як друга половина мала білі очі; крім того, всі червоноокі мухи були самками, а білоокі - самцями.

Морган показав, що ці результати можна пояснити, якщо припустити, що ген, що визначає колір очей у дрозофіл, знаходиться в Х-хромосомі. Продемонструємо схеми цих схрещувань нижче.

wWWWww

1. Р > Х Y х + Х Х 2. Р > Х Y х + Х Х

белогл. красног. красног. белогл.

wWWw

 Гамети: Х Y Х Х Y Х

Ww WWww

F1 + X X > X Y + X X > XY

красног. красног. красног. белогл.

Описане Морганом зчеплене успадкування ознак було виявлено у багатьох видів тварин і людини. У курей сцепленно з підлогою успадковується поперечно-смугасте забарвлення оперення. Це явище використовується в птахівництві для поділу за статтю курчат в добовому віці. При схрещуванні півників, що мають суцільну забарвлення оперення, з поперечно-смугастими курми в потомстві півники будуть поперечно-смугастими, а курочки - із суцільною забарвленням оперення.

У птахівництві виявилася корисною рецессивная, сцепленная з підлогою мутація карликовості. Карликові кури відрізняються від нормальних кращої оплатою корму продукцією, для них потрібна менша площа змісту, вони резистентні до окремих хвороб. У бройлерному виробництві розроблена технологія, де в якості батьківського стада використовуються «міні-кури». Для отримання бройлерів використовують карликових курочок і півників нормального росту. Слід зазначити, що у курей гомозиготних є чоловіча стать. Схема отримання бройлерів з використанням карликових курей показана нижче.

DwDwdw

 Р > Х Х х + Х Про

Ген Ознака норм. зростання карлики

 гамети: Dwdw

DW Х Х Про

 X нормальн. зріст

dwDwdwDw

Х карлики F Х Х Х Про

 норм. зростання норм. зріст

У людини відомо близько 150прізнаков, зчеплених зі статтю. Характер успадкування однієї з форм дальтонізму - від матері до її синам - відомий вже сотні років. Іншим прикладом зчепленого з підлогою ознаки у людини може служити гемофілія - ??важке захворювання, для якого характерна нездатність крові згортатися. У нормальних людей при невеликому пошкодженні тканин кровотеча досить швидко зупиняється внаслідок утворення згустків крові. У людей, хворих на гемофілію, навіть невелике кровотеча зупинити неможливо без застосування препаратів, що підсилюють згортання крові. На гемофілію страждають в основному особини чоловічої статі, так як у них є одна Х-хромосома, і якщо в ній виявиться дефектний ген, то хвороба відразу проявляється. У жіночих особин дві Х-хромосоми і ймовірність знаходження дефектного гена в обох хромосомах дуже мала.

Від ознак, зчеплених Сполом, слід відрізняти ознаки, обмежені статтю, які розвиваються тільки у особин однієї статі, наприклад молочна продуктивність корів, несучість курей і т. Д. Гени подібних ознак можуть бути локалізовані в будь-якій парі хромосом, самці і самки в однаковій мірі передають їх як дочкам, так і синам.

У практиці тваринництва обмежені статтю ознаки можуть піддаватися селекції як по лінії самців, так і через самок. Наприклад, підвищення молочності, багатопліддя, несучості здійснюється шляхом

селекції обох батьків.

Проблема регуляції статі.Регуляція статі, має важливе практичне значення. Так, в яєчному птахівництві бажано отримувати більше курочок, а в м'ясному - півників. У молочному скотарстві потрібні телички, в м'ясному - бички. У тутового шовкопряда самці дають на 25-30% більше шовку, ніж самки, тому їх перевага очевидна.

Пол нащадка залежить від гетерогаметного статі родітельскойособі, що утворює два сорти гамет з X і У-хромосомами. Залежно від того, яка з гамет братиме участь в заплідненні, і буде визначатися підлогу потомства. Так як у ссавців і людини гетерогаметним є чоловіча стать, то для регуляції статі потомства потрібно розділити сперматозоїди на містять X і У хромосоми. Якщо в заплідненні яйцеклітини братиме участь сперматозоїд, який містить Х-хромосому, то народиться самка, якщо У - самець,

Вчені намагалися розділити сперматозоїди за розміром, масою, рухливості в електричному полі і іншими методами. Досвід з розділення сперми кроликів за допомогою електрофорезу проводила В. шредер, запліднив кроликів анодної або катодного спермою, їй вдалося змінити співвідношення самців і самок до 75%. Однак повторне проведення подібних дослідів не підтвердило цих результатів.

Дослідження Г. паршуніна та інших показали, що надлишок амінокислот в раціоні курей призводить до істотної зміни в співвідношенні статей. Встановлено, що метіонін і гліцин содействуютформірованію курочок, а аспарагин - півників.

Лаврівський вважає, що стать потомства залежить від таємниць снігової води. За даними, отриманим в його дослідах, в потомстві тварин, які п'ють снігову воду, повинні переважати самці.

Незважаючи на велику кількість проведених дослідів, проблема регулювання статі у ссавців шляхом поділу сперматозоїдів до теперішнього часу не вирішена. У той же час, сьогодні розроблено спосіб раннього визначення статі. Барр, при дослідженні клітин чоловічого і жіночого організму, виявив в клітинах жіночого організму скупчення хроматину під оболонкою ядра. Це утворення є інактивовану Х-хромосому і названо "тільцем Барра". Таким чином, тільце Барра виявляється тільки в клітинах жіночого організму. Для ранньої діагностики статі, беруть невелику кількість амніотіческойжідкості на ранніх стадіях вагітності. У цій рідині завжди виявляються клітини епітелію. Розмножив ці клітини на живильному середовищі, без праці можна визначити - чоловічий чи жіночий плід розвивається в організмі матері. У випадках, коли народження хлопчика небажано, наприклад при зчеплених зі статтю спадкових хворобах, можна перервати вагітність.

У тварин можна отримувати організми бажаного статі з використанням біотехнологічних прийомів, таких як трансплантація і клонування. Вчені в даний час розробили спосіб поділу ембріонів на частини, У домашніх тварин ембріон можна розділити на 4, 8 або більшу кількість частин. При цьому одну з частин ембріона підсаджують в матку самки, а решта заморожують і зберігають тривалий час в рідкому азоті. Після народження нащадка можна робити пересадки і інших частин розділеного ембріона. У цьому випадку підлогу нащадків буде такою ж, як і у народженого тваринного.

Вирішити проблему регуляції статі у шовковичного шовкопряда з використанням явища партеногенезу вдалося Б. Астаурову. У тутового шовкопряда гомогаметною підлогою є чоловічий. Для отримання самців, які дають на 25-30% більше шовку, яйця самок (грену) піддавали температурному шоку або дії рентгенівських променів. В результаті цього ядро ??руйнувалося. Далі яйця піддавали запліднення, в результаті чого в яйцеклітину проникали сперматозоїди. Два сперматозоїда зливалися, відновлювався диплоїдний набір хромосом, і з таких яєць розвивалися тільки самці.

В. струнників і В. Тадзіма розробили методику поділу грени тутового шовкопряда за забарвленням. Забарвлення яєць у шовковичного шовкопряда, успадковується сцепленно з підлогою, причому світле забарвлення носить домінантний характер. При схрещуванні самок з лінії дає світле забарвлення яєць з самцями Темна лінії ми отримаємо грену, яка буде відрізнятися за кольором. З світлих яєць будуть розвиватися самці, а з темних - самки. Сортувати грену можна за допомогою фотоелемента.

лекція 6

 




 ШМАЙЛОВ В. в. |  Генетика, як біологічна наука. Зв'язок генетики з іншими науками. |  ЦИТОЛОГІЧНІ ОСНОВИ спадковості |  ЗАКОНОМІРНОСТІ УСПАДКУВАННЯ ОЗНАК при статевому розмноженні |  ОСНОВИ БІОТЕХНОЛОГІЇ |  мутаційної мінливості |  ГЕНЕТИЧНІ ОСНОВИ онтогенезу |  ГЕНЕТИКА ПОПУЛЯЦІЙ. |  ІММЛУНОГЕНЕТІКА |  Спадкування КІЛЬКІСНИХ ОЗНАК |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати