Генотипы женского и мужского организмов у человека различаются чем
А1. Метод, который применяют для изучения наследования признаков сёстрами или братьями, развившимися из одной оплодотворенной яйцеклетки, называют
1) гибридологическим 2) генеалогическим 3) близнецовым
А2. Клетки прокариот, в отличие от клеток эукариот, не имеют
1) хромосом 2) клеточной оболочки 3)ядерной мембраны
А3. Эндоплазматическая сеть в клетке выполняет функцию
1) синтеза ДНК 2) синтеза и РНК 3) транспорта веществ
А4. Сколько молекул ДНК содержится в каждой хромосоме к концу интерфазы?
1) одна 2) две 3) три
А5. Хемотрофное питание характерно для некоторых
1)гетеротрофов 2) паразитов 3) автотрофов
А6. Каково значение вегетативного размножения?
1) способствует быстрому увеличению численности особей
2) ведёт к появлению комбинативной изменчивости
3) увеличивает численность гетерозиготных особей
А7. Генотипы женского и мужского организмов у человека различаются
1) числом хромосом в соматических клетках
2) набором половых хромосом
3) числом и составом аутосом
А8. При моногибридном скрещивании гетерозиготной особи с гомозиготной в F1 доля гетерозигот составит
А9. Разнообразие подводных и надводных листьев стрелолиста — пример
1) модификационной изменчивости
2) действия мутагенов
3) комбинативной изменчивости
4) различия в генотипах разных клеток
А10. Исходная единица систематики организмов —
1) вид 2) род 3) популяция
А11. Все растения от водорослей до покрытосеменных имеют
1) клеточное строение 2) ткани 3) стебель с листьями
А12. Почему цветковые относят к высшим растениям?
1) они обитают в наземно-воздушной среде
2) их организм состоит из тканей и органов
3) их организм — скопление клеток — слоевище
А13. У насекомых, в отличие от других членистоногих,
1) на головогруди четыре пары ног, брюшко нечленистое
2) конечности прикрепляются к головогруди и брюшку
3) на груди имеются крылья и три пары ног
А14. Особенность покрова пресмыкающихся — наличие
1) однослойного эпидермиса
3) хитинового покрова
А16. Укус таёжного клеща опасен для человека, так как клещ
1) вызывает малокровие
2) переносит возбудителя заболевания
3) разрушает лейкоциты
А17. Действие раздражителей вызывает возникновение нервного импульса в
1) телах двигательных нейронов
2) нервных окончаниях двигательных нейронов
3) рецепторах чувствительных нейронов
А18. В каком отделе мозга у человека находится центр пищеварения?
1) переднем 2) среднем 3) продолговатом
А19. По пульсу можно определить
1) число и силу сердечных сокращений
2) скорость движения крови в артериях
3) объём крови в сосудах
А20. Особи объединяются в одну популяцию на основе
Генотипы женского и мужского организмов у человека различаются чем
Подробное решение параграф § 45 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014
1. Какие хромосомы называются половыми?
Ответ. Половые хромосомы — это пара хромосом, которые различаются у мужских и женских особей одного биологического вида. У одного из полов это, как правило, две одинаковые крупные хромосомы (Х-хромосомы, генотип XX); у другого — одна Х-хромосома и одна меньшая по размеру Y-хромосома (генотип XY). У некоторых видов мужской пол формируется при отсутствии одной половой хромосомы (генотип Х0).
2. Какие организмы называются гермафродитами?
Ответ. Гермафродит – организм, у которого имеются мужские и женские гонады, образующие половые клетки у одной особи. Такой гермафродитизм встречается у плоских и кольчатых червей. Это –истинный гермафродитизм. Разновидностью его может быть гермафродитизм моллюсков, половая железа которых, в зависимости от возраста и условий существования, периодически продуцирует то мужские, то женские гаметы. В случае ложного гермафродитизма у одной особи развиваются наружные половые органы и вторичные признаки обоих полов, а гонады – одного пола (мужские или женские).
3. Какие болезни называются наследственными?
Вопросы после §45
1. Какие типы хромосом вам известны?
Ответ. Хромосомы подразделяют на половые и неполовые (аутосомы). Половые хромосомы — это пара хромосом, которые различаются у мужских и женских особей одного биологического вида. У одного из полов это, как правило, две одинковые крупные хромосомы (Х-хромосомы, генотип XX); у другого — одна Х-хромосома и одна меньшая по размеру Y-хромосома (генотип XY). У некоторых видов мужской пол формируется при отсутствии одной половой хромосомы (генотип Х0). 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)
2. Что такое гомогаметный и гетерогаметный пол?
Ответ. Гомогаметным называют пол, который формирует гаметы одного типа по половым хромосомам (генотип XX). Гетерогаметный пол в процессе гаметогенеза образует гаметы двух типов по половым хромосомам (генотип XY либо Х0). У человека гомогаметен женский пол, гетерогаметен мужской (генотип XY)
3. Как наследуется пол у млекопитающих?
Ответ. У мужских и женских организмов все пары хромосом, кроме одной, одинаковы и называются аутосомами, а одна пара хромосом, называемых половыми, – у самцов и самок различается. У самцов и самок половые хромосомы различаются: у самок – по две Х-хромосомы, а у самцов X и Y. Пол будущей особи определяется во время оплодотворения. Если сперматозоид содержит Х-хромосому, то из оплодотворённой яйцеклетки разовьётся самка (XX), а если в сперматозоиде содержалась половая Y-хромосома – то самец (XY).
4. Какие другие варианты хромосомного и нехромосомного определения пола у живых организмов вам известны? Приведите конкретные примеры.
Ответ. У птиц и рептилий – гомогаметны самцы (XX), а самки – гетерогаметны (XY). У некоторых насекомых у самцов в хромосомном наборе лишь одна половая хромосома (Х0), а самки – гомогаметны (XX).
У пчёл и муравьёв половых хромосом нет, и самки имеют в клетках тела диплоидный набор хромосом, а самцы, развивающиеся партеногенетически (из неоплодотворённых яйцеклеток), – гаплоидный набор хромосом. Естественно, что в этом случае развитие сперматозоидов у самцов идёт без мейоза, так как уменьшить число хромосом менее гаплоидного набора невозможно.
У крокодилов половые хромосомы не обнаружены. Пол зародыша, развивающегося в яйце, зависит от температуры окружающей среды: при высоких температурах развивается больше самок, а в том случае, если прохладно, – больше самцов.
5. Мужской или женский пол у человека является гетерогаметный?
Ответ. У человека гетерогаметный мужской организм (XY).
6. Имеются ли различия по числу хромосом между маткой и рабочими особями медоносной пчелы?
Ответ. Каждая клетка медоносной пчелы (матки и рабочие особи) имеется в ядрах клеток по 32 хромосомы.
Однако у медоносных пчел имеются существенные отличия от общепринятого механизма передачи наследственности родителей своим потомкам и определение пола особей. Если у всех сельскохозяйственных животных пол особи определяется определенными половыми хромосомами, то у медоносных пчел пол особи определяется по-другому: при оплодотворении яиц из них образуются самки (матки и рабочие пчелы), а из неоплодотворенной яйцеклетки матки развиваются самцы (трутни).
Таким образом, женские особи семьи являются диплоидными организмами (имеют 32 хромосомы), а мужские особи (трутни) — гаплоидными (имеют в своих клетках по 16 хромосом).
Мальчики налево, девочки направо. А остальные?
Автор
Редактор
Первый вопрос, который задают знакомые, узнав, что женщина беременна: «У тебя девочка или мальчик?» Казалось бы, что такого сложного, ведь УЗИ покажет? Но не тут-то было. В одном организме могут мирно сосуществовать и клетки с Y-хромосомой, и их более «женственные» сестры с двумя X-хромосомами. Так что пол — это характеристика не качественная, а количественная.
В недели окологендерных праздников в стране обостряются разговоры о том, кто же такие настоящие женщины, настоящие мужчины и что они должны делать, чтобы не потерять драгоценный титул. А меж тем, любой пол (и генетический, и социальный) — это не то, чем так просто можно управлять. Более того, между мужчинами и женщинами нет четкой границы.
С чистого листа
Рисунок 1. Зависимость пола от температуры развития яиц у черепах нескольких видов: болотной (Emys orbicularis), средиземноморской (Testude graeca), логгерхеда (Caretta caretta) и расписной (Chrysemys picta). Рисунок из ru.wikipedia.org.
Какого пола будет животное, у разных видов определяется по-разному [1]. Например, крокодилы, черепахи и ящерицы в этом смысле полностью зависят от температуры, при которой развивались их родные яйца (рис. 1). У некоторых рыб пол зависит от того, кто ужé живет рядом с ними — самки или самцы [2]. Зародыш человека может стать мальчиком или девочкой в зависимости от того, функционирует ли на его половых хромосомах участок SRY — sex determining region of chromosome Y, содержащий несколько «мужских» генов (программируют развитие зачаточных гонад по мужскому сценарию). Теоретически он должен находиться на игрек-хромосоме, но бывает и так, что SRY оказывается на икс-хромосоме. Подобное характерно и для некоторых животных. В том числе поэтому рождаются коты (самцы по фенотипу) черепахового окраса: такую расцветку можно получить, только имея генотип XX. Ясно, что XX — это в подавляющем большинстве случаев кошка, однако если одна из икс-хромосом несет SRY, то хромосомная кошка окажется фенотипическим котом [3].
SRY — не единственный участок ДНК, влияющий на пол животного. Например, организм с генотипом XY разовьет не только яички, но и рудиментарную матку с фаллопиевыми трубами, если в его клетках окажутся дополнительные копии гена WNT4. А если в клетках XX-организма произойдет мутация гена RSPO1*, у него появится овотестис — промежуточное образование с яичниками и яичками одновременно.
* — Различные типы белков WNT и RSPO — участники сигнального пути Wnt, ключевого для процессов клеточной пролиферации и дифференцировки, соответственно, онто- и онкогенеза. О строении и порой неожиданных «профобязанностях» белков-регуляторов этих процессов — Wnt — рассказано в статье «Важнейшие стрелочники клеток организма: белки Wnt» [4]. — Ред.
Получается, что пол — это сложная характеристика, и складывается она из борьбы противоположностей, когда силы, движущие развитием мужских и женских гонад, достигают некоего баланса. И точки этого баланса вовсе не обязаны быть полюсами.
Австралийские химеры
Рисунок 2. Венера — кошка-химера. Обратите внимание на окраску шерсти и цвет глаз. Фотография из instagram.com/venustwofacecat.
До этого мы обсуждали случаи, когда интересующие нас гены во всех клетках организма работают примерно с одинаковой силой. Однако это не всегда осуществимо: бывает так, что часть клеток имеет другой набор генов в принципе — потому что изначально пришла из другого организма. Один из случаев, это подтверждающих, произошел около 5 лет назад. Тогда в Королевский госпиталь в Мельбурне обратилась беременная женщина 46 лет. Она хотела выяснить, всё ли в порядке с ее будущим, третьим по счету, ребенком. Желание вполне резонное: всё-таки дети, зачатые в таком возрасте, имеют больше шансов получить вместе с генами матери вредные мутации.
Амниоцентез (взятие околоплодных вод) показал, что с ребенком всё нормально. Однако дополнительные генетические анализы клеток крови и эпителия внутренней поверхности щек беременной выявили, что значительная их часть имеет не женский, а мужской генотип [5]! Скорее всего, XY-клетки женщины — это остатки тканей близнеца, делившего с ней утробу.
На самом деле, организмы, образованные клетками с разным генетическим составом, не такая уж и редкость. Многие знают о химерах и мозаичных организмах. И те, и другие имеют клетки с неодинаковыми генами, но химеры образованы из материала нескольких зигот, а «мозаики» — из материала одной. Неодинаковые генотипы проявляются в фенотипе: мы видим, что кошка разноцветная (рис. 2), а у бабочки разные по размеру и форме крылья (рис. 3). Уникальность австралийского случая как раз в том, что внешне, в фенотипе, мозаицизм клеток никак не проявился.
Я не совсем я?
Рисунок 3. Мозаичный гинандроморф бабочки Papilio androgeus. Левое заднее крыло больше походит на крыло самки, правое — самца. Рисунок из ru.wikipedia.org.
Еще один вариант организмов, чей пол не так очевиден, — микрохимеры. Это животные, которым небольшая часть стволовых клеток досталась напрямую от матери (путем миграции через плаценту) или от близнецов. Параллельно может проходить и обратный процесс: клетки плода могут преодолевать плацентарный барьер и приживаться в материнском организме. Вообще говоря, иммунная система любого организма должна отторгать такие чужеродные объекты, однако у микрохимер этого, как правило, не происходит. В 1999 году в Journal of Clinical Investigation вышло исследование, «герой» которого сохранил в себе материнские клетки вплоть до зрелости [6]. Есть и обратный пример: в крови женщины нашли клетки с генотипом ее ребенка через 27 (!) лет после родов [7].
Присутствие чужих клеток, возможно, не проходит для организма бесследно. Фетальный микрохимеризм пытаются связать с развитием ряда аутоиммунных заболеваний и ускорением регенеративных процессов при травмах. Близнецовый микрохимеризм характерен для некоторых животных, особенно коров: во время внутриутробного развития разнополых близнецов на эмбрион женского пола воздействуют мужские гормоны, происходит и клеточный обмен. В итоге самки маскулинизируются, дают меньше потомков, чем «нормальные» коровы, а чаще и вовсе бесплодны. Таких самок — фримартинов — можно идентифицировать именно по признаку микрохимеризма.
Раз инородные клетки живут в организмах микрохимер несколько десятков лет, очевидно, что они не просто существуют в стадии покоя, а еще и размножаются, и мигрируют в новые для себя ткани и органы. В частности, у мышей клетки доноров находили даже в мозге, где они успешно развивались [8]. Происходит ли подобное в мозге людей-микрохимер, неизвестно, как неясно и самое интересное — влияют ли клетки другого пола на их поведение?
Если о поведении мы точно ничего не можем сказать, то утверждать, что обмен веществ изменяется под влиянием чужеродных клеток и хромосом, можно наверняка [9]. Более того, клетки XY реагируют на стресс и проходят стадии клеточной смерти не так, как клетки XX [10].
Мышиные 45? Самочка — самец опять!
Поменять пол можно даже в зрелом возрасте. Процедура не обязательно будет включать в себя изменение гениталий, и все клетки организма останутся при своих хромосомах. Иногда достаточно выключить или включить какой-нибудь ген. Например, если инактивировать Foxl2 у взрослой самки мыши, клетки ее яичников станут клетками Сертоли — такими же, как в тестикулах самцов [11]. Можно сделать и обратное, только для этого нужно выключить ген Dmrt1 [12].
Наконец, иногда фенотипическое проявление пола может быть напрямую не связано с половыми железами. В таких случаях клетки организма становятся по какой-то причине невосприимчивыми к женским или мужским половым гормонам. Например, при невосприимчивости к андрогенам (мужским половым гормонам) независимо от наличия или отсутствия Y-хромосомы организм будет развиваться как женский. Внешне такого человека нельзя будет отличить от «настоящей» женщины, но внутри него будут скрываться яички.
Расхождения в анатомическом либо генетическом поле и поле по паспорту случаются не очень часто — в одном случае из 4500 [13]. Эта цифра может увеличиться в 45 раз, если медики признают незначительные вариации в строении гениталий отклонениями от «официального» пола. Другое дело, что обладатели необычного пола (табл. 1) могут и не знать о своей особенности до тех пор, пока не пойдут лечиться от бесплодия. Впрочем, «мужчины-женщины» не всегда оказываются нефертильными: например, пару лет назад во время операции по удалению грыжи хирурги обнаружили у 70-летнего отца семейства матку и фаллопиевы трубы [14].
| Хромосомы | Половые железы | Половые органы | Прочее | |
|---|---|---|---|---|
| Нормальный мужчина | XY | Яички | Мужские внутренние и наружные гениталии | Вторичные половые признаки (расположение волос на лице и теле, размер молочных желез) по мужскому типу |
| Незначительные вариации | XY | Яички | Мужские внутренние и наружные гениталии | Незначительные отличия от нормального мужчины, например, сниженная выработка спермы |
| Умеренные вариации | XY | Яички | Мужские наружные гениталии с анатомическими вариациями: например, отверстие мочеиспускательного канала может быть на задней стороне головки члена (головчатая гипоспадия) | Встречаемость — 1 на 250–400 случаев родов |
| 46, XY, нарушение формирования пола | XY | Яички | Часто и мужские, и женские | Синдром персистенции Мюллеровых протоков. Есть половой член и яички, а также фаллопиевы трубы и матка |
| Овотестикулярное нарушение формирования пола | XX, XY или оба варианта | Ткань яичников и яичек | И мужские, и женские | Иногда могут рожать здоровых детей |
| 46, XX тестикулярное нарушение формирования пола | XX | Небольшие яички | Мужские наружные гениталии | Обычно вызвано наличием SRY на X-хромосоме |
| Умеренные вариации | XX | Яичники | Женские внутренние и наружные гениталии | Незначительные отклонения в возрастных изменениях, например, раннее прекращение работы яичников |
| Незначительные вариации | XX | Яичники | Женские внутренние и наружные гениталии | Незначительные отличия от нормальной женщины, например, избыток мужских половых гормонов или поликистоз яичников |
| Нормальная женщина | XX | Яичники | Женские внутренние и наружные гениталии | Вторичные половые признаки по женскому типу |
Заключение
Итак, с полом животных и человека не всё так просто. Но если законов, принимающих во внимание пол первых, практически нет, то жизни самцов и самок нашего вида по-прежнему должны различаться. И различия касаются всего — начиная от спорта с его жестким контролем пола и заканчивая семейным законодательством, из-за которого во многих странах люди одного пола официально не могут вступать в брак и заводить совместных детей. Будем надеяться, что с появлением новых данных об определении биологического пола пол по документам тоже сможет стать более обтекаемым и менее радикальным понятием.
Хромосомная теория
Хромосомная теория наследственности
Концепция данной теории заключается в том, что передача наследственной информации в ряду поколений осуществляется путем передачи хромосом, в которых в определенной линейной последовательности расположены гены.
Данная теория была сформулирована в начале XX века. Значительный вклад в ее развитие внес американский генетик Томас Морган.
Группы сцепления
В предыдущей статье были раскрыты суть и применение в задачах III закона Менделя, закона независимого наследования, в основе которого лежат гены, расположенные в разных хромосомах. Но что если гены лежат в одной хромосоме? Такие гены образуют группу сцепления, в этом случае говорят о сцепленном наследовании.
Сцепление генов
Далее Морган применил анализирующее скрещивание. Полученную в первом поколении дигетерозиготу (AaBb) он скрестил с черной особью с зачаточными крыльями (aabb). Результат весьма удивил Моргана и его коллег: помимо потомства с ожидаемыми фенотипами (серое тело + длинные крылья, черное тело + зачаточные крылья) были получены особи со смешанными признаками.
Потомство со смешанными признаками подразумевает под собой особи Aabb (серое тело + зачаточные крылья) и aaBb (черные тело + длинные крылья). Но откуда они могли взяться, если гены A и B находятся в одной хромосоме? Значит, образовались еще какие-то дополнительные гаметы, помимо AB и ab?
Пример решения генетической задачи №1
«Катаракта и полидактилия у человека обусловлены доминантными аутосомными генами, расположенными в одной хромосоме. Гены полностью сцеплены. Какова вероятность родить здорового ребенка в семье, где муж нормален, жена гетерозиготна по обоим признакам, мать жены также страдала обеими аномалиями, а отец был нормален».
Пример решения генетической задачи №2
«Гены доминантных признаков катаракты и эллиптоцитоза локализованы в 1-й аутосоме. Гены неполностью сцеплены. Женщина, болеющая катарактой и эллиптоцитозом, отец которой был здоров, выходит замуж за здорового мужчину. Определите возможные фенотипы потомства и вероятность рождения больного обеими аномалиями ребенка в этой семье».
Ключевые слова в тексте этой задачи, на которые следует обратить внимание: «гены неполностью сцеплены». Это означает, что между ними происходит кроссинговер.
Наследование, сцепленное с полом
Природа, несомненно, бережет женских особей. Женщины имеют две гомологичные хромосомы XX, и если ген наследственного заболевания попал в одну из X-хромосом, то чаще всего в другой X-хромосоме окажется «здоровый» ген, доминантный, которой подавит действие рецессивного гена. С генетической точки зрения, женщина будет носительницей заболевания, может его передать по поколению, но сама болеть не будет.
У мужчин если ген заболевания оказался в X-хромосоме, то не проявиться он не может. Именно по этой причине мужчины чаще страдают дальтонизмом, гемофилией и т.д.
Пример решения генетической задачи №3
«Рецессивный ген дальтонизма располагается в X-хромосоме. Женщина с нормальным зрением (отец был дальтоник) выходит замуж за мужчину с нормальным зрением, отец которого был дальтоником. Определите возможные фенотипы потомства».
Пример решения генетической задачи №4
Пример решения генетической задачи №5
«Рецессивные гены, кодирующие признаки дальтонизма и гемофилии, сцеплены с X-хромосомой. Мужчина с нормальным цветовым зрением и гемофилией женится на здоровой женщине, отец которой был дальтоником, но не гемофиликом. Известно, что мать женщины была гомозиготна по исследуемым признакам. Какое потомство получится от брака их дочери со здоровым мужчиной?»
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.