Mekanisme for kjønnsbestemmelse under genetisk kontroll
Mekanisme for sexbestemmelse under genetisk kontroll!
Sexbestemmelse i de fleste planter og dyr er opptatt av studiet av faktorer som er ansvarlige for å lage en individuell mann, kvinne eller en hermafroditt. Tidligere ble mekanismer for sexbestemmelse forklart utelukkende på grunnlag av sexkromosomer, hvor konstitusjonen avviker generelt hos mannlige og kvinnelige personer.
I de senere år er det imidlertid gjort forskjell mellom kjønnsbestemmelse og kjønnsdifferensiering, og for det andre mellom rollene som spilles av kromosomkonstitusjonen og spesifikke gener (både på kjønnskromosomer og autosomer) for å oppnå seksuell dimorfisme.
Det har blitt vist at kjønnsbestemmelse bare er et signal som initierer mannlige eller kvinnelige utviklingsmønstre, og at kjønnsdifferensiering innebærer selve hendelsesveien som fører til utviklingen av ikke bare menn og kvinner, men også sekundære kjønnskarakterer.
A. Mekanismer for kjønnsbestemmelse kontrollert genetisk:
Mekanismene for sexbestemmelse under genetisk kontroll er i hovedsak like i både planter og dyr; De forskjellige mekanismene kan klassifiseres i følgende kategorier:
1. Sex kromosomal mekanisme eller heterogamesis
2. Genie balansemekanisme
3. Male haploidy eller hoplodiploidy mekanismer
4. Enkle genvirkninger.
Sex kromosomal mekanisme (Heterogamesis):
I et stort flertall av dyr, er mannlige og kvinnelige individer vanligvis forskjellige fra hverandre med hensyn til enten antallet eller morfologien til homologene til ett kromosompar, dette paret refereres til som sexkromosom eller allosom.
På den annen side kalles de kromosomer hvis antall og morfologi ikke er forskjellig mellom menn og kvinner av en art, som kalles autosoms. Sexkromosomene er ansvarlige for sexbestemmelse mens autosomer ikke har noen sammenheng med kjønn og inneholder genene som bestemmer individets somatiske tegn.
Det finnes to typer sexkromosomer: X og Y. X-kromosomet er funnet hos både menn og kvinner, selv om ett kjønn bare har én mens det andre kjønn har to X-kromosomer. I motsetning til dette kommer Y-kromosomet vanligvis bare i en av de to kjønnene til en art, f.eks hannmus, Drospohila, mennesker etc., og kvinnelige fugler, reptiler, etc.
X-kromosomene har stor mengde eukromatin og liten mengde heterochromatin. Eukromatinet har stor mengde DNA-materialer, og dermed mye genetisk informasjon. Y-kromosomet inneholder små mengder eukromatin og stor mengde heterochromaitin, og har dermed liten genetisk informasjon.
Typer av sex-kromosomal mekanisme av kjønnsbestemmelse:
I dioeksuelle diploide organismer etter to kjønnssystemer er kromosombestemmelse av sex blitt anerkjent;
(a) Heterogametiske menn
(b) Heterogametiske kvinner
Heterogametic Males:
I denne typen sexkromosomal bestemmelse av kjønn har det kvinnelige kjønn to X-kromosomer, mens det mannlige kjønet har bare ett X-kromosom. Fordi mann mangler et X-kromosom, produserer det derfor under gametogenese to typer gameter, 50 prosent gameter bærer X-kromosomene, mens resten mangler i X-kromosomer.
Slik som sex som produserer to forskjellige typer gameter i form av sexkromosomer heter heterogametisk sex. Det kvinnelige kjønet kalles derfor homogametisk sex. De heterogametiske hannene kan være av følgende to typer.
(i) XX-XO typer:
I insekter spesielt de av ordrene Hemiptera (ekte insekter) og Orthoptera (gresshopper og kakerlakker) og visse planter (f.eks. Vallisneria spiralis, Dioscorea sinuata etc.) har kvinnen to X-kromosomer (dermed referert til som XX) og er dermed homogametic, mens hannen har bare ett X-kromosom (derav referert til som XO).
Tilstedeværelsen av et uparget X-kromosom bestemmer det mannlige kjønn. Hanen mangler i en X chroksnosomer produserer to typer spermier: Halvparten av sædene har ett X-kromosom; mens den andre halvdelen har ingen. Foreningen av en sæd med et X-kromosom med et egg produserer en zygote som har to X-kromosomer (XX); slike zygoter utvikler seg til kvinnelige individer. Men når en sæd uten et X-kromosom befrukter et egg, oppnås en XO-zygot som utvikler seg til menn. Dermed er en halv av avkom fra hver parring kvinnelig, mens de andre halvdelene er menn.
(ii) XX-XY type:
Hos mennesker, mus, de fleste andre pattedyr, Hemiptera, Coleoptera, Diptera (f.eks. Drosophila, husfly etc.). Noen fisk, noen amfibier og visse angiospermiske planter som Coccinia indica, Melandrium album, har kvinnen to homomorfe x kromosomer i deres kroppsceller ((dermed kalt XX) og de er homogametiske, produserer en slags egg, hver med ett X-kromosom.
Mennene til disse organismene har en X-kromosom og en Y-kromosom (XY). Mennene som har to heteromorfe sexkromosomer, produserer to typer spermier: Halv med X-kromosom og Halv med Y-kromosom.
Gjødsel av et egg med en sæd som har et X-kromosom gir en XX-zygot, som utvikler seg til en kvinne. Men zygoter produsert av forening av et egg med en sæd med et Y-kromosom produserer en XY zygote som produserer hanner.
Heterogametic kvinner:
I denne typen sexkromosombestemmelse av kjønn har mannlig kjønn to homomorfe X-kromosomer, og er derfor homogametisk og produserer enkel type gameter, som hver bærer et enkelt X-kromosom.
Det kvinnelige kjønn består enten av singel X-kromosom eller ett X-kromosom og ett Y-kromosom. Det kvinnelige kjønn er dermed heterogametisk og produserer to typer egg, halvparten med et X-kromosom og en halv uten et X-kromosom (med eller uten et Y-kromosom.)
De heterogametiske kvinnene kan være av følgende typer:
(i) XO-XX-system (XO female, XX male):
Dette systemet med sexbestemmelse er kjent blant noen få insekter, f.eks. Fumea. I slike arter er hunnene heterogametiske (produserer to slags egg, halvparten med X-kromosom og halv uten X-kromosom) og hanner er heterogametisk kjønn (produserer en enkelt type spermier, som hver har et enkelt X-kromosom.
Sammenslutningen av en sæd med X-kromosomholdig egg som produserer XX zygote som utvikler seg til menn. Men befruktning av et egg uten X-kromosom med sperma gir opphav til en XO-zygot som utvikler seg til kvinner.
(ii) XY-XX-system (XY female, XX male):
Dette systemet med sexbestemmelse virker i fugler, reptiler, noen insekter, for eksempel silkeorm etc. Her har hunnene XY kromosomkonstitusjon, derfor er det heterogametisk sex som halvparten av eggene har X, mens resten har et Y-kromosom.
Hanen av disse artene har to X-kromosomer (XX); Som et resultat er mannlig det homogametiske kjønnet siden alle spermier produsert av menn, har ett X-kromosom. Gjødsel av et X-holdig egg med en sæd gir opphav til en XX-zygot, som utvikler seg til en hann. En XY zygote produseres når et Y-holdig egg befruktes av en sæd, en slik zygote utvikler seg til en kvinne.
II. Sexbestemmelse av Genie Balance:
I Drosophila, mus, mann, etc., er tilstedeværelsen av XX og XY kromosom vanligvis forbundet med henholdsvis femal og maleness. Når en generell uttalelse er gjort om slike situasjoner, ser det ut som om de spesifikke (X og Y) kromosomene selv bestemmer sexet av zygoter.
Men studier på genhandling fører oss til å forvente at noen spesifikke gener plassert i disse kromosomene bør være involvert i sexbestemmelse. En konklusjon på denne effekten ble nådd av Bridges (1921) som endelig foreslo sin velkjente geniebalanse teori om sexbestemmelse i Drosophila.
I 1916 oppdaget Bridges XXY kvinner og XO hanner i Drosophila mens de studerte arv av vermillion øyengen som ligger i X-kromosomet. Dette viste tydelig at XX og XY kromosom-konstitusjonene ikke var avgjørende for henholdsvis femal og maleness, og at Y-kromosom ikke hadde en rolle i sexbestemmelse.
Litt senere oppnådde Bridges triploide kvinner; disse kvinnene når parret med normale diploide menn produserte en rekke aneuploide situasjoner. Ved å korrelere kjønn til et individ med sin kromosom-konstitusjon, utviklet Bridges geniebalanse-teorien om sexbestemmelse. Denne teorien forklarer fullt ut sexbestemmelsesmekanismen i Drosophila, og mest sannsynlig gjelder også fugler.
Den geniske balanse teorien fastslår at et individs kjønn bestemmes av en balanse mellom genene for maleness og de for femaleness som finnes i individet. I Drosophila er gener for maleness tilstede i autosomer, mens de for femalhet er lokalisert i X-kromosomet.
Generene for femaleness tilstede i et enkelt X-kromosom er sterkere enn de for maleness tilstede i ett sett med autosomer, det vil si det haploide settet av autosomer. Styrken av gener for maleness og femaleness er så balansert at når antall X-kromosomer og det av autosomale settes i lik i et individ, utvikler det seg til kvinner.
Et individ utvikler seg til en mann bare når antallet av dets X-kromosomer er nøyaktig halvparten av antall autosomale sett. I hovedsak er et individs kjønn bestemt av forholdet mellom antallet av dets X-kromosomer og dets autosomale sett, er dette forholdet kalt indexindeks og uttrykkes som følger:
Sexindeks = Antall X-kromosomer (X) / Antall autosomale sett (A) = X / A
Som vist i tabell 5.2, når X / A-forholdet er 1, 0, vil individet være kvinnelig og hvis det er 0, 50; det ville være mannlig. Når denne balansen er forstyrret, avviker individers kjønn fra ikke-mannlig eller normal kvinne. For eksempel, når X / A-forholdet faller mellom 1, 0 og 0, 50, ville det være intersex; når det er under 0, 50, ville det være supermale og når over 1, 0, ville det være super kvinne.
Gynandromorphs:
Konseptene for sexbestemmelse som utviklet for Drosophila er verifisert ved en og annen forekomst av gynandromorfer som er individer i hvilken del av kroppen uttrykt mannlige tegn, mens andre deler uttrykker kvinnelige tegn.
Den mannlige fenotypen i gynandromorfer, på den ene ekstremen, kan strekke seg til omtrent halvparten av kroppen. I noen fluer; de mannlige og kvinnelige delene løper i lengderetningen, mens de i noen andre løper tverrgående. Gynandromorph er alltid mosaikk for X-kromosomet; delene med mannlig fenotype er alltid XO, mens de med den kvinnelige fenotypen er XX.
Det har blitt foreslått at gynandromorfer oppstår fra XX zygoter. Under embryonisk utvikling i en eller flere celler, går ikke en av de to kromosomene til noen pol ved anafase og, som et resultat, går tapt. Følgelig produseres en eller flere datterceller som har et enkelt X-kromosom; disse cellene deler og gir opphav til mannlige deler av gynandromorphs.
Hvis den uregelmessige fordeling av X-kromosomet forekom ved den første mitotiske delingen av zygote, ville den mannlige fenotypen strekke seg til nøyaktig halvparten av gynandromorfens kropp. Omfanget av mannlig del i en gynandromorph, avhenger derfor av scenen av embryonisk utvikling når den uregelmessige fordeling av X-kromosomet oppstår; jo tidligere forekomsten, den store størrelsen på den mannlige delen.
Kjønnsbestemmelse i Y-koblede gener:
I pattedyr, axolotl (en amfibie) og noen planter, for eksempel Melandrium, er Y-kromosomet avgjørende for utviklingen av maleness. Hos mennesker XO, XX, XXX og XXXX utvikler individer den kvinnelige fenotypen. Men i nærvær av et enkelt Y-kromosom utvikler disse individene, dvs. XY, XXY, XXXY og XXXXY, den mannlige fenotypen.
Dermed er et enkelt Y-kromosom tilstrekkelig til å overvinne effektene av fire X-kromosomer og å fremstille en mannlig fenotype. Men normale menneskelige kvinner og menn produseres kun av henholdsvis XX og XY kromosom-konstitusjonene.
XO-tilstanden produserer Turners syndrom (steril kvinne), mens XXY fører til utviklingen av Klinefelters syndrom (steril hann). Den mannlige bestemmelseskapasiteten ser ut til å ligge i den korte armen av menneskelig Y-kromosom (Y s ); en sletting av Y s tillater utvikling av normal kvinnelig fenotype selv i XY individer. I sjeldne tilfeller utviser XX mennesker og XX mus en mannlig fenotype.
I de fleste pattedyr er uttrykket av et antigen, HY-antigen, nært korrelert med testisutvikling. Selv XX-menn viser HY-antigenet, mens XY kvinner har dette antigenet. Generene som styrer tilstedeværelsen av HY antigen ligger i den korte armen av Y-kromosomet. I tilfelle av mus, inneholder den korte armen av Y-kromosomet kjønnsendring (sxr) -regionen som er avgjørende for utviklingen av maleness.
III. Male Haploidy eller Haplodiploidy Mechanism:
Mannlig haploidi eller haplodiploidi eller arrhenotokøs parthenogenese er spesielt vanlig i de hymenopteriske insekter som maur, bier og veps (f.eks. Braco? I hebetor). I disse insektene utvikler seg gjødsel til diploide kvinner og unfertilized seg til haploide hanner; så arrhenotoki er både en form for reproduksjon og et middel til sexbestemmelse.
Under spermatogenese går alle n-kromosomene av menn regelmessig til en enkelt pol i anafase-I slik at motsatt pol ikke får noe kromosom i det hele tatt. Således er sædene regelmessig haploide. Normal meiosis under oogenesis produserer alle haploide egg.
Gjødsel av egg produserer diploide zygoter som utvikler seg til diploide larver. Vanligvis gir slike larver anledning til arbeidere, som er sterile kvinner. Men de diploide larver som blir matet på kongelig gelé (inneholder honning, pollen og noen stoffer utskilt av arbeidere) utvikler seg til fruktbare kvinner som kalles dronning. På den annen side utvikler uferdiserte egg parthenogenisk for å produsere haploid larver og til slutt fullt fruktbare haploide hanner kalt droner.
IV. Single Gene Control of Sex:
I mange dyr overstyrer enkelte autosomale gener effekten av sexkromosomer som er tilstede hos individerne. Disse gener er generelt recessive, men i noen tilfeller kan dominere.
Et klassisk eksempel på et slikt gen er det autosomale recessive transfer (tra) genet av Drosophila. Når dette genet er tilstede i homozygot tilstand (tratra), forvandler det XX zygoter til å utvikle seg til menn som er sterile. Gentra har ingen effekt hos menn eller når den er i heterozygot tilstand hos kvinner.
Når en kvinnelig heterozygot for tra (XX Tra tra) er parret med en mannlig homozygot for tra (XY tra tra), er bare 25% av avkom kvinner, mens de resterende 75% er menn. En tredjedel av mennene er imidlertid sterile XX individer homozygote for tra; de er forvandlet til maleness av genet tra.
Et lignende resessivt, muligens autosomalt testikulært feminiseringsgen induserer XY mennesker for å utvikle bryst og skjede; slike individer har imidlertid degenerert testikler og er sterile. Dette genet påvirker ikke egenskapene til kvinnelige individer.
