§ 35. Генетика пола
1. Какой набор половых хромосом характерен для соматических клеток мужчины? Женщины? Петуха? Курицы? ZZ, ZW, WW, XX, XY, YY.
Набор половых хромосом, характерный для соматических клеток мужчины – XY, женщины – XX, петуха – ZZ, курицы – ZW.
2. Почему у большинства раздельнополых животных появляется примерно одинаковое количество потомков мужского и женского пола?
Это связано с тем, что у большинства раздельнополых животных один пол является гомогаметным, а другой – гомогаментым. Особи гомогаметного пола имеют одинаковые половые хромосомы и, следовательно, в отношении половых хромосом формируют один тип гамет. У особей гетерогаметного пола – две разные половые хромосомы (или одна – непарная), значит, в отношении половых хромосом они формируют два типа гамет.
Пол потомка определяется типом половой клетки гетерогаметного родителя, участвовавшей в оплодотворении. А поскольку гетерогаметные особи образуют два типа гамет в равном соотношении, то в потомстве наблюдается расщепление по полу 1 : 1.
Например, у человека в женском организме образуется один тип яйцеклеток: все они имеют набор хромосом 22А + Х. В мужском организме формируются два типа сперматозоидов в равном соотношении: 22А + Х и 22А + Y. Если яйцеклетку оплодотворяет сперматозоид, содержащий Х-хромосому, из зиготы развивается женский организм. Если в оплодотворении участвует сперматозоид с Y-хромосомой, из зиготы развивается ребёнок мужского пола. Поскольку оба типа мужских гамет образуются с одинаковой вероятностью, в потомстве наблюдается расщепление по полу 1 : 1.
3. Яйцеклетка кошки содержит 18 аутосом. Сколькими хромосомами представлен кариотип кошки?
Яйцеклетка кошки имеет гаплоидный (1n) набор хромосом. Помимо 18 аутосом, она содержит одну половую хромосому. Значит, гаплоидный набор кошки представлен 19 хромосомами.
Соматические (диплоидные) клетки кошки содержат 38 хромосом. Таким образом, кариотип кошки представлен 38 хромосомами (2n = 38).
4. Как называются признаки, которые контролируются генами, расположенными в половых хромосомах? Каковы особенности наследования этих признаков?
Признаки, которые контролируются генами, расположенными в половых хромосомах, называются признаками, сцепленными с полом.
Если гены, определяющие альтернативные признаки, локализованы в аутосомах, то наследование этих генов и фенотипическое проявление соответствующих признаков в потомстве не зависит от того, кто из родителей (мать или отец) обладал тем или иным признаком.
В отличие от наследования аутосомных генов, наследование генов, локализованных в половых хромосомах, и проявление соответствующих признаков имеет характерные особенности. Они связаны с различием в строении половых хромосом у особей гетерогаметного пола.
Например, у человека в Х-хромосоме расположены гены, контролирующие свёртывание крови, цветоощущение, развитие зрительного нерва и многие другие признаки. В то же время Y-хромосома этих генов не содержит. Поэтому у женщин (ХХ) проявление того или иного признака, сцепленного с Х-хромосомой, определяется двумя алельными генами, а у мужчин (ХY) – одним, причём этот ген наследуется только от матери (т.к. отец передаёт сыну Y-хромосому) и всегда проявляется в фенотипе, независимо от того, доминантным является или рецессивным.
Поэтому, например, в семье, где мать является носительницей гемофилии, а отец – здоров, все дочери имеют нормальную свёртываемость крови (хотя при этом могут быть носительницами заболевания), а среди сыновей наблюдается расщепление по фенотипу: половина – здоровые, половина – гемофилики. В семье, где мать имеет нормальную свёртываемость крови (и при этом не является носительницей), а отец – гемофилик, рождаются дети с нормальной свёртываемостью крови, однако все дочери наследуют от отца ген гемофилии (т.е. являются носительницами болезни).
5. Докажите, что генотип живого организма представляет собой целостную систему.
Многие признаки живых организмов контролируются одной парой аллельных генов. Между аллельными генами наблюдаются различные типы взаимодействий. В ряде случаев результатом такого взаимодействия может быть появление качественно нового признака, не определявшегося ни одним из генов по отдельности (например, у человека кодоминирование генов IA и IB приводит к формированию IV группы крови).
В то же время у живых организмов известно огромное количество признаков, которые контролируются не одной, а двумя и более парами генов. Взаимодействием неаллельных генов определяются, например, рост, тип телосложения и цвет кожи у человека, окраска шерсти и оперения у многих млекопитающих и птиц, форма, величина, цвет плодов и семян растений и др. Часто наблюдается и противоположное явление, когда одна пара аллельных генов влияет сразу на несколько признаков организма. Кроме того, действие одних генов может быть изменено соседством других генов или условиями окружающей среды.
Таким образом, гены тесно связаны и взаимодействуют друг с другом. Поэтому генотип любого организма нельзя рассматривать как простую сумму отдельных генов. Генотип – это сложная целостная система взаимодействующих генов.
6. Дальтонизм — рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой. В семье, где мать обладает нормальным цветоощущением, родилась дочь-дальтоник. Установите генотипы родителей. Какова вероятность рождения у них здорового сына?
Введём обозначения генов:
А – нормальное цветоощущение (норма);
а – дальтонизм.
Определим генотипы родителей. В этой семье родилась дочь-дальтоник, её генотип XaXa. Известно, что ребёнок наследует один из аллельных генов от матери, а другой – от отца. Следовательно, генотип матери, имеющей нормальное цветоощущение – XAXa, т.е. она является носительницей дальтонизма. Генотип отца – XaY, он страдает дальтонизмом.
Запишем скрещивание:
Таким образом, вероятность рождения в этой семье здорового сына составляет 25%.
7. У полярной совы оперенные ноги доминируют над голыми. Этот признак контролируется аутосомными генами. Длинные когти – доминантный признак, который определяется геном, локализованным в Z-хромосоме. Самку с оперенными ногами скрестили с самцом, имеющим длинные когти и оперенные ноги. В результате получили потомство с различным сочетанием всех фенотипических признаков. Какова вероятность (%) появления среди потомства самца с голыми ногами и короткими когтями?
Введём обозначения генов:
А – оперённые ноги;
а – голые ноги;
B – длинные когти;
b – короткие когти.
У птиц гетерогаметным полом является женский, поэтому для самки с оперёнными ногами можно записать фенотипический радикал А–Z–W, а для самца, имеющего оперённые ноги и длинные когти: A–ZBZ–.
В потомстве наблюдались различные сочетания фенотипических признаков. Это значит, что потомки имели оперённые (A–) и голые ноги (aa), длинные (ZBW для самок, ZBZ– для самцов) и короткие когти (ZbW для самок, ZbZb для самцов).
На основании этого дополняем генотипы родительских особей недостающими рецессивными генами. Таким образом, генотип самки – AaZbW, самца – AaZBzb.
Запишем скрещивание:
Итак, вероятность появления среди потомства самца с голыми ногами и короткими когтями составляет 1/16 × 100% = 6,25%.