Пол как признак. Половой диморфизм. Первичные и вторичные половые признаки.

Половое размножение присуще большинству живых организмов. Существование полового процесса у прокариотов и эукариотов предполагает наличие по крайней мере двух полов. В природе чаще всего встречается раздельнополость, т.е. самостоятельное существование женских и мужских особей. Однако иногда у животных, а чаще у растений имеются формы, у которых оба пола существуют совместно. Это так называемый гермафродитизм.

Пол представляет собой совокупность признаков и свойств организма, обеспечивающих воспроизведение потомства и передачу наследственной информации.

Половой диморфизм – это различия морфологических, физиологических и биохимических признаков у особей разных полов.

У прокариотов черты полового диморфизма выражены слабо и ограничиваются наличием в мужских бактериальных клетках полового фактора – фрагмента ДНК, существующий виде цитоплазматической структуры или структуры, интегрированной в хромосому.

У водорослей, грибов, некоторых простейших (инфузории) имеется несколько половых форм. У водорослей, к примеру, это плюс- и минус-формы, выполняющие соответственно роль «мужских» и «женских» клеток.

У более высоко развитых эукариотов наблюдается четкий половой диморфизм, при котором различия между особями женского и мужского пола проявляются уже и по морфологическим признакам.

Все признаки, отличающие один пол от другого, условно делят на 2 группы: первичные и вторичные.

Первичные половые признаки обеспечивают образование гамет и соединение их в процессе оплодотворения. К ним относятся гонады и половые органы.

Вторичные половые признаки – это совокупность морфологических и физиологических признаков и свойств, определяющих фенотипические различия между особями разных полов. Значение их в размножении косвенное (тип волосяного покрова, тембр голоса, брачная окраска животных), но формирование контролируется деятельностью половых гормонов, т.е. они связаны с функцией гонад.

Иногда выделяют признаки, не относящиеся к чертам полового диморфизма, но проявление их зависит от гормональной активности половых желез. Так, гены молочности не выражаются фенотипически у быков, яйценоскости – у мужских особей птиц.

Количество мужских и женских половых гормонов в крови влияет и на форму доминирования (ген рогатости у баранов, ген лысости у человека).

Определение пола.

Давно замечено, что соотношение мужского и женского полов в потомстве фактически от любого скрещивания близко соответствует соотношению 1:1, т.е. в достаточно большой группе потомков на 100 самцов рождается 100 самок. Совершенно очевидно, что такое расщепление коррелирует с результатами особого генетического скрещивания – аналитического – когда один из родителей гетерозиготен, другой – гомозиготен по анализируемому признаку. Поэтому a priori можно предположить, что один из полов как бы гетерозиготен, а другой гомозиготен по фактору, определяющему пол. Цитологический анализ выявляет наиболее заметное различие у полов – сочетание половых хромосом в кариотипе, причем один пол имеет одинаковые хромосомы, в кариотипе другого - две разных половых хромосомы, т.е. этот пол как бы "гетерозиготен".

Привлекает внимание огромное разнообразие вариантов полового размножения и соответствующих ему версий определения пола, затруднена даже их классификация.

Выделяют несколько типов определения пола в зависимости от числа и состава половых хромосом, например, у самца могут быть Х- и Y -хромосомы, а у самки – XX. К такому типу относятся человек, дрозофила, водяной клоп Ligaeus, по имени которого и назван данный тип определения пола, а также многие другие виды животных.

Еще один тип, названный по имени другого водяного клопа Protenor, и встречающийся у некоторых бабочек и червей, связан с наличием у самцов Х0 хромосом, а у самок двух Х -хромосом.

Другой тип хромосомного определения пола найден у птиц, некоторых бабочек, рыб, земноводных и цветковых растений. У них гетерогаметным (т.е. с разными половыми хромосомами) полом является женский, и самки имеют набор половых хромосом ZW или Z0, в то время как самцы – ZZ.

Известны и некоторые другие типы определения пола.

Свободно плавающие личинки, развивающиеся после оплодотворения яйцеклеток, некоторое время ведут свободный образ жизни, а затем прикрепляются к хоботу половозрелой самки, либо оседают и прикрепляются ко дну.

Половые различия между самкой и самцом у морского червя Bonellia viridis

3. Гинандроморфы, интерсексы, гермафродиты и другие половые отклонения

У дрозофилы и у других организмов известны случаи гинандроморфизма, когда разные участки тела по своим признакам принадлежат разным полам. Организм выглядит как мозаик, у которого одна часть мужская, а другая женская (Рис). В данном случае зигота имела две X- хромосомы и должна была развиться в самку. Она была гетерозиготой по генам белоглазия и маленьких крыльев w m/w + m + . Во время первых делений дробления хромосома w + m + была утеряна и экватор митотического деления располагался по линии симметрии от головной до хвостовой части эмбриона. В результате левая часть тела мухи состояла из клеток, имеющих только одну Х-хромосому, что соответствует генотипу самца. Правая сторона имела две Х-хромосомы и развилась в самку.

У непарного шелкопряда Lymantria dispar имеются резкие различия между самками и самцами. Скрещивания разных географических рас этой бабочки (европейских и японских) привело к появлению форм, переходных по своим

Билатеральный гинандроморф y Drosophila melanogastei

признакам между самцами и самками, т.е. к появлению интерсексуальности . Интерсексы обнаружены и у дрозофилы.

От гинандроморфов интерсексы отличаются тем, что у них отсутствуют различно детерминированные по полу сектора.

У интерсексов до определенного момента развития сохраняется генетически детерминированный пол, но затем развитие продолжается в направлении противоположного пола. В результате интерсексы отличаются от нормальных особей тем, что у них первичные и вторичные половые признаки носят промежуточный характер, образуя непрерывный ряд переходов от нормального самца к нормальной самке.

Наряду с разнополостью у многих растений и у низших животных мужской и женский пол совмещается в одном организме, который таким образом является гермофродитом .

Первичные и вторичные признаки обусловлены генетически, их структура заложена уже в оплодотворенной яйцеклетке задолго до рождения ребёнка. Дальнейшее развитие половых признаков происходит при участии гормонов.

• К первичным половым признакам относятся те признаки, которые связаны с репродуктивной системой и относятся к строению половых органов.
• Вторичные половые признаки не участвуют непосредственно в процессе размножения, однако способствуют сексуальному отбору, определяя предпочтения в выборе сексуальных партнёров. Вторичные половые признаки развиваются в период полового созревания.

Третичные половые признаки

Третичными половыми признаками у высших живых существ являются психологические и социально-культурные различия в поведении полов. Особенно в человеческом обществе третичные половые признаки сильно подвержены влияниям различных культур. Так, например, традиционным мужским одеянием в Шотландии является килт, в то время как во многих странах юбка считается предметом исключительно женского гардероба. В современном обществе происходит смена половых ролей - женщины становятся более самостоятельными, социально активными.

30)Особенности строения X и Y хромосом. Наследование признаков, сцепленных с полом и зависимых от пола.

Половые хромосомы

Половые хромосомы

в хромосомном наборе клеток раздельнополых организмов специальная пара хромосом (См. Хромосомы), в которых локализованы Гены, определяющие пол. В 1891 немецкий исследователь Г. Хеннинг и в начале 20 в. К. Мак-Кланг и Э. Уилсон обнаружили различия в хромосомных наборах у самцов и самок насекомых и описали особые П. х. В дальнейшем П. х. были обнаружены у многих раздельнополых организмов. Т. о., было установлено, что факторы пола локализованы в специальные П. х. Обычно партнёры этой пары разной величины: более крупный содержит факторы женского пола и называется Х-хромосомой, меньший называется Y-хромосомой. Факторы, определяющие мужской пол, могут быть локализованы в Y-хромосоме (у млекопитающих и человека) или в др. обычных хромосомах - аутосомах (например, у дрозофилы). У многих видов, где мужской пол определяется аутосомами, Y-хромосома отсутствует. Обычно у самки имеются 2 одинаковые П. х. (тип XX), а у самца или 2 неодинаковые (тип XY), или одна П. х. (тип Х0). Т. к. в клетках самки имеются две Х-хромосомы, то в результате Мейоза все яйца содержат по одной Х-хромосоме (гомогаметный пол). У самцов же с XY-хромосомами образуются спермии двух типов: в одних Х-хромосома, в др. Y-хромосома (гетерогаметный пол). Случайное соединение половых клеток (гамет (См. Гаметы)) в процессе оплодотворения приводит (в масштабе больших чисел) к появлению равного количества самок (XX) и самцов (XY). У бабочек, птиц и некоторых пресмыкающихся и земноводных обратные отношения: самцы обладают П. х. типа XX и соответственно у них образуется один тип спермиев с Х-хромосомой (гомогаметный пол). Самки содержат XY-хромосомы и являются гетерогаметным полом: у них образуются яйца 2 типов - с X- или Y-хромосомой (у организмов с гетерогаметным женским полом хромосомы чаще обозначают соответственно Z и W). Кроме генов, определяющих пол, в П. х. локализованы гены (в Х-хромосоме их много, в Y-хромосоме немного), определяющие различные признаки, которые называются сцепленными с полом, т.к. их наследование связано с наследованием пола. Примерами служат рецессивные гены гемофилии (См. Гемофилия) и Альбинизма у человека. Эти гены проявляются у мужчин и не проявляются у женщин, если они содержатся только в одной из Х-хромосом женщины. Т. о., женщины являются скрытыми носителями болезней, сцепленных с полом. Отклонения от нормального числа П. х. в клетках человека приводят к нарушениям развития (см. Хромосомные болезни), среди которых известны синдром Шерешевского - Тернера (Х0) у женщин (малый рост, бесплодие, умственная отсталость), синдром Клайнфелтера (XXY) у мужчин [высокий рост, длинные конечности, нарушения развития признаков пола, бесплодие, умственная отсталость; число Х-хромосом при этом синдроме может достигать 4 (XXXXY)], а также синдром трисомии Х-хромосом (XXX) у женщин, проявляющийся в нарушении психики и в недоразвитии яичников. Y-хромосома легко выявляется в клетках благодаря избирательной окраске её части флюоресцирующими красителями акрихиновой природы, что используется в целях диагностики. П. х. обнаружены у некоторых двудомных растений (например, у земляники); у гермафродитных животных и однодомных растений П. х. не известны

По большому счету к вторичным половым признакам можно отнести все особенности организма, которые зависят от пола. Проявляться вторичные половые признаки начинают еще в предпубертатном периоде. Если до 6-7 лет девочек и мальчиков могут перепутать, особенно если они одеты в одежду, которая не указывает на пол, то уже 7-8 лет облик девочек и мальчиков заметно отличается.

Первые изменения

Первые изменения касаются кожи. У девочек она остается нежной, тонкой и мягкой, а у мальчиков начинает утолщаться, становиться более плотной. Подкожно-жировой слой уже в этом возрасте тоже имеет свои особенности. У девочек начинают сглаживаться формы тела, тогда как мальчики становятся более угловатыми. Становится все заметнее в физической силе: мальчики уже с 7-8 лет более сильные, выносливые, тогда как мышечная система девочек более слабая и не готова к перегрузкам.

Ближе к 11-13 годам у лиц обоих полов начинают расти лобковые волосы. Если у девочек это характерный треугольник с вершиной, направленно книзу, то у мальчиков волосы растут более интенсивно, нет четкой границы, нередко имеется «дорожка» из волос от лобка к пупку. Кроме того, у мальчиков начинается интенсивный рост волос на ногах, в подмышечных впадинах, в 16-18 лет у некоторых юношей волосы появляются и на груди.

Готовность к рождению детей

Следующим этапом, на котором вторичные половые признаки проявляются еще более интенсивно, является 13-15-летний возраст. У девочек наступает первая менструация и начинает увеличиваться грудь, а у мальчиков заметно увеличивается в размерах половой член. Фактически представители обоих полов уже готовы к продолжению рода, но общая зрелость организма наступает гораздо позже полового созревания.

Примерно в этот же период у юношей появляется первая пушковая растительность на лице – и усы, хотя у некоторых волосы на лице начинают расти только в 17-18 лет. Одним из характерных половых признаков, присущих мужскому полу, является изменение гортани, увеличивается в размерах «адамово яблоко» или , меняется тембр голоса, голос становится более грубым. Обычно говорят, что голос «ломается».

Строение скелета у мужчин и женщин тоже существенно отличается, особенно это заметно таза. Эти различия хорошо различимы даже у младенцев, но наиболее отчетливыми они становятся к 13-15 годам. У девушек менее глубокий, но более широкий. Это связано с функцией деторождения. А у юношей таз более узкий и глубокий.

Отсутствие вторичных половых признаков говорит о заболеваниях эндокринной системы или о других нарушениях.

Вторичные половые признаки определяют изменения, которые происходят в строении и функциях различных органов. Они характеризуют половую принадлежность человека. Не стоит путать их с первичными половыми признаками, идентифицирующими половые органы.

Вторичные половые признаки напрямую зависят от первичных. Они начинают проявляться в период созревания, когда повышается уровень половых гормонов. К таким признакам относятся: развитие молочных желез, особенности волосяного покрова, пропорций тела, костно-мышечной системы, подкожно-жировой клетчатки, отличия в поведении и многое другое.

Признаки у девочек появляются примерно в 10-11 лет. Под действием гормонов стремительно увеличивается масса тела и рост. Конечности при этом растут быстрее самого тела. Изменяется форма таза и всего скелета в целом. В области бедер, ягодиц и живота откладывается жир, за счет чего форма тела округляется. Кожа становится нежной и тонкой. Происходит рост и развитие молочных желез и выпячивание околососкового кружка. В дальнейшем грудные железы будут увеличиваться. В них накапливается что способствует формированию зрелой молочной железы. Усиливается рост волос на голове. Они появляются в подмышечных впадинах и на лобке. Последнее у девочек происходит гораздо раньше, чем у мальчиков. Для женщин характерно распределение волос в виде треугольника с четкой границей над лобком.

В это время начинают активно работать и выделять характерный женский запах. Начинают работать в результате чего большинство подростков имеют некоторые проблемы с кожей в виде юношеских прыщей и угрей.

Спустя два-три года с момента проявления описанных выше признаков, у девочек начинается менструация. Именно она считается главным признаком полового созревания. Менструация свидетельствует о том, что девочка способна забеременеть. В этом возрасте необходимо как можно чаще разговаривать с ребенком и разъяснять все перемены, происходящие с организмом. Очень важно правильно рассказать о половой жизни и всех опасностях, связанных с ней.

Половые признаки, активно развивающиеся в этом возрасте, не свидетельствуют о зрелости организма. Наступившая беременность сильно вредит здоровью и влияет на способность иметь детей в будущем.

Общая зрелость женского организма наступает спустя несколько лет. Обычно это 17-18 лет. К этому времени вторичные половые признаки уже хорошо развиты, а репродуктивная система функционирует в полную силу. Только теперь можно сказать, что организм девушки готов к материнству.

Развитие мальчиков происходит немного позже. Вторичные половые признаки характеризуются интенсивным ростом тела, полового члена и яичек, а также увеличением массы тела. За счет того, что меняется форма гортани, голос грубеет и становится более низким. В подмышечных впадинах, и лице появляются волосы. У некоторых юношей происходит желез и высокая чувствительность сосков. К 15 годам у них появляется половое возбуждение и возможны поллюции.

У юношей семенные канальца заполнены сперматогониями. Начиная с того момента, когда половые железы будут способны вырабатывать зрелые сперматозоиды, можно говорить о вступлении юноши в пору полового созревания. Развитие вторичных половых признаков у мужчин происходит до 23-25 лет. Как правило, к этому возрасту внешний облик мужчины уже полностью сформирован. Он способен вести нормальную половую жизнь и воспитывать потомство.

Немаловажную роль в жизни юношей и девушек играет половое воспитание. Разъяснять правила поведения должны родители, в легкой и доступной форме. Не стоит допускать, чтобы дети узнавали об отношениях мужчин и женщин с экранов телевизоров или от друзей. Такие знания могут принести немалый вред еще совсем юным людям.

Тема лекции: Генетика определения пола

План лекции: 1. Определение пола, первичные и вторичные половые признаки

2. Хромосомная теория определения пола

3. Балансовая теория определения пола

4. Роль условий среды в половой детерминации

1. Определение пола, первичные и вторичные половые признаки

Пол – совокупность морфологических, физиологических, биохимических, поведенческих и других признаков организма, обеспечивающих его самовоспроизведение и передачу наследственной информации за счет образования гамет .

Признаки, по которым различаются особи разных полов, подразделяют на первичные и вторичные половые признаки , а также соматические .

К первичным относят те морфологические и физиологические особенности организма, которые обеспечивают образование гамет и объединение их в процессе оплодотворения. К числу их относятся, например, гонады, половые пути и наружные гениталии у высших животных, андроцей и гинецей у высших растений. Первичные половые признаки формируются в период эмбриогенеза.

К вторичным половым признакам относят признаки и свойства организма, непосредственно не обеспечивающие процессы гаметогенеза, спаривания и оплодотворения, но играющие вспомогательную роль в половом размножении (опознание и привлечение партнера и др.). К ним относятся особенности строения плавников у рыб, оперения у птиц, грудных желез у млекопитающих, тембр голоса, степень развития волосяного покрова у человека, сроков цветения у высших растений и др.

Соматические признаки , обусловленные полом, подразделяют на 3 категории :

1) ограниченные полом,

2) контролируемые полом, или зависимые от пола,

3) сцепленные с полом (с половыми хромосомами).

Гены признаков, ограниченных полом , находятся в аутосомах обоих полов, но проявляются они только у одного пола. Так, быки имеют гены, определяющие молочность , петухи – гены, определяющие яйценоскость , но действие их у самцов не проявляется.

Развитие признаков, контролируемых полом , также детерминируется генами, расположенными в аутосомах обоих полов, но степень и частота их проявления (экспрессивность и пенетрантность) разная у особей разного пола. Характер доминирования таких генов в гетерозиготе зависит от пола особи. Так, доминантные гомозиготные овцы (НН ) рогаты, гомозиготные рецессивные (hh ) безроги, независимо от пола. Однако гетерозиготные (Hh ) самцы рогатые, а самки безрогие. Аналогично наследуется раннее облысение у человека. Доминирование в таких случаях определяется количеством мужских и женских половых гормонов в крови.

Признаки, развитие которых обусловлено генами, расположенными в одной из половых хромосом, называются сцепленными с половыми хромосомами (гоносомное наследование) .

Впервые наследование признаков, сцепленных с полом, обнаружил Т. Морган на дрозофиле. Самки имеют 2 Х – хромосомы, самцы Х и Y - хромосомы. Y – хромосома дрозофил почти не содержит генов (генетически инертна).

Известны классические опыты Т. Моргана по скрещиванию мутантов линии white (w ) – белые глаза. Ген расположен на Х – хромосоме, рецессивен.