- •Основы общей биологии Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений
- •Глава 1
- •§ 1 Биология — наука о живом мире
- •§2 Общие свойства живых организмов
- •§3 Многообразие форм живых организмов
- •Глава 2
- •§ 4 Цитология — наука, изучающая клетку. Многообразие клеток
- •§ 5 Химический состав клетки
- •§ 6 Белки и нуклеиновые кислоты
- •§ 7 Строение клетки
- •§ 8 Органоиды клетки и их функции
- •§ 9 Обмен веществ — основа существования клетки
- •§ 10 Биосинтез белков в живой клетке
- •§ 11 Биосинтез углеводов — фотосинтез
- •§ 12 Обеспечение клеток энергией
- •Глава 3
- •§ 13 Типы размножения
- •§ 14 Деление клетки. Митоз
- •§ 15 Образование половых клеток. Мейоз
- •§ 16 Индивидуальное развитие организмов — онтогенез
- •Глава 4
- •§ 17 Из истории развития генетики
- •§ 18 Основные понятия генетики
- •§19 Генетические опыты Менделя
- •§ 20 Дигибридное скрещивание. Третий закон Менделя
- •§ 21 Сцепленное наследование генов и кроссинговер
- •§ 22 Взаимодействие генов и их множественное действие
- •§ 23 Определение пола и наследование признаков, сцепленных с полом
- •§ 24 Наследственная изменчивость
- •§ 25 Другие типы изменчивости
- •§ 26 Наследственные болезни, сцепленные с полом
- •Глава 5
- •§ 27 Генетические основы селекции организмов
- •§ 28 Особенности селекции растений
- •§ 29 Центры многообразия и происхождения культурных растений
- •§ 30 Особенности селекции животных
- •§ 31 Основные направления селекции микроорганизмов
- •Глава 6
- •§ 32 Представления о возникновении жизни на Земле в истории естествознания
- •§ 33 Современные представления о возникновении жизни на Земле
- •§ 34 Значение фотосинтеза и биологического круговорота веществ в развитии жизни
- •§ 35 Этапы развития жизни на Земле
- •Глава 7
- •§ 36 Идея развития органического мира в биологии
- •§ 37 Основные положения теории Чарлза Дарвина об эволюции органического мира
- •§ 38 Современные представления об эволюции органического мира
- •§ 39 Вид, его критерии и структура
- •§ 40 Процессы видообразования
- •§ 41 Макроэволюция — результат микроэволюций
- •§ 42 Основные направления эволюции
- •§ 43 Основные закономерности биологической эволюции
- •Глава 8
- •§ 44 Эволюция приматов
- •§ 45 Доказательства эволюционного происхождения человека
- •§ 46 Этапы эволюции человека
- •§ 47 Первые и современные люди
- •§ 48 Человеческие расы, их родство и происхождение
- •§ 49 Человек как житель биосферы и его влияние на природу Земли
- •Глава 9
- •§ 50 Условия жизни на Земле. Среды жизни и экологические факторы
- •§ 51 Общие законы действия факторов среды на организмы
- •§ 52 Приспособленность организмов к действиям факторов среды
- •§ 53 Биотические связи в природе
- •§ 54 Популяции
- •§ 55 Функционирование популяции и динамика ее численности
- •§ 56 Сообщества
- •§ 57 Биогеоценозы, экосистемы и биосфера
- •Как соотносятся между собой понятия «биоценоз», «экосистема» и «биогеоценоз»?
- •Что является главным условием, поддерживающим существование экосистем?
- •3*. Подумайте.
- •§ 58 Развитие и смена биогеоценозов
- •§ 59 Основные законы устойчивости живой природы
- •§ 60 Рациональное использование природы и ее охрана
- •§ 1. Биология — наука о живом мире
§ 23 Определение пола и наследование признаков, сцепленных с полом
Большинство доказательств в пользу хромосомной теории наследственности, обоснованной Морганом, получено на основе опытов с дрозофилой. Внимательное цитологическое изучение клеток этой мушки помогло обнаружить различия между хромосомами самцов и самок. Это открытие дало основание для решения важного вопроса: какие механизмы определяют пол особей, т. е. их наиболее глубокие различия, влияющие на развитие многих признаков и органов, непосредственно связанных с половым размножением?
Оказалось, что в клетках дрозофилы четыре пары хромосом. Из них три пары у обоих полов одинаковы, а четвертую пару составляют хромосомы, различающиеся между собой по внешнему виду. У самок в четвертой паре находятся две прямые хромосомы, а у самцов — одна прямая и одна изогнутая. Прямые хромосомы получили название Х-хромосомы (икс-хромосомы), а изогнутые — Y-хромосомы (игрек-хромосомы). Пару различающихся хромосом, неодинаковых у самца и самки, называют половыми хромосомами (Хи У). Все одинаковые по внешнему виду хромосомы в клетках раздельнополых организмов, кроме половых хромосом, называют аутосомами (от греч. autos— «сам» и soma — «тело») или неполовыми хромосомами (А). Внешний вид хромосом самца и самки дрозофилы показан на рисунке 31. Общее число, размер и форму хромосом, характерных для того или иного вида организмов, называют кариотипом (от греч. karyon — «ядро» и typos — «форма», «образец»).
Все яйцеклетки (женские гаметы) дрозофилы в гаплоидном наборе (в геноме) содержат по четыре хромосомы, из которых одна Х-хромосома. Сперматозоиды (мужские гаметы) также имеют по четыре хромосомы, но среди них одна половина сперматозоидов несет Х-хромосому, а другая половина — Y-хромосому. Оплодотворение любой яйцеклетки сперматозоидом, содержащим Х-хромосому, дает начало зиготе женского типа XX. Но если оплодотворение яйцеклетки осуществлено сперматозоидом, содержащим Y-хромосому, то появляется зигота мужского типа XY (рис. 32).
Сходный способ определения пола присущ всем млекопитающим, в том числе и человеку.
Пол потомства определяется типом сперматозоидов, оплодотворяющих яйцеклетку.
Многочисленные исследования клеток растений, животных и человека подтвердили наличие мужских и женских половых хромосом.
Во всех соматических клетках (клетках тела) человека имеется 46 хромосом. У женщин они представлены 22 парами аутосом (неполовых) и парой половых хромосом XX, в то время как у мужчин — 22 парами аутосом и парой половых хромосом ХУ (рис. 33).
Как у всех организмов, у человека половые клетки (яйцеклетка и сперматозоид) имеют гаплоидный набор хромосом, образовавшийся в процессе редукционного деления в мейозе. Следовательно, каждая яйцеклетка имеет по 22 аутосомы и одной Х-хромосоме. Сперматозоиды тоже имеют гаплоидный набор хромосом, но одна половина сперматозоидов в клетке помимо 22 аутосом имеет одну Х-хромосому, а другая половина — 22 аутосомы и одну У-хромосому.
При оплодотворении после проникновения в яйцеклетку сперматозоида с Y-хромосомой образуется зигота (XY), из которой развивается мальчик, а если проникнет сперматозоид с Х-хромосомой, то из такой зиготы (XX) развивается девочка. Хромосомы Х и Yзадают начало всей цепи событий, которые приведут к подавлению признаков одного и проявлению признаков другого пола.
Пол человека контролируется генетически — генами половых Х и Y хромосом.
Женщина (XX) всегда имеет одну Х-хромосому от отца и одну Х-хромосому от матери. Мужчина (XY) имеет Х-хромосому только от матери. Этим обусловлена особенность наследования генов, находящихся в половых хромосомах. У человека решающую роль в определении пола играет Y-хромосома.
Каждый человек наследует от своих родителей форму тела, группу крови, цвет кожи и глаз, биохимическую активность клеток и многое другое. При этом наследственность человека, как и всех других организмов, в проявлении признаков во многом идет по менделевским законам. Примеры наследования некоторых признаков человека показаны в таблице 1.
То, что дети похожи на своих родителей по тем или иным признакам, свидетельствует о наследственной обусловленности таких признаков.
Распределение родительских признаков в потомстве зависит от распределения родительских хромосом в мейозе и их последующего парного сочетания в зиготе при оплодотворении. Половые хромосомы содержат гены, определяющие не только половые, но и другие признаки организма, которые называют сцепленными с полом.
Таблица 1
Наследование некоторых признаков человека
Признак |
Тип наследования |
|
Доминантный |
Рецессивный |
|
Овал лица |
Круглый |
Продолговатый |
Размер глаз |
Большой |
Маленький |
Цвет глаз |
Карий |
Голубой |
Тип глаз |
Монголоидный |
Европеоидный |
Острота зрения |
Близорукость |
Нормальная |
Цвет кожи |
Смуглый |
Белый |
Наличие веснушек |
Имеются |
Отсутствуют |
Цвет волос |
Рыжий, каштановый |
Светло-русый |
Облысение |
У мужчин |
У женщин |
Преобладание руки |
Праворукость |
Леворукость |
Узоры на коже пальцев |
Эллиптические |
Циркулярные |
Передачу генов, локализованных в половых хромосомах, и наследование признаков, контролируемых этими генами, называют наследованием, сцепленным с полом.
В половых хромосомах могут находиться гены, не имеющие отношения к половым признакам. Особенно много таких генов в Х-хромосоме. По сравнению с ней Y-хромосома генетически инертна. Большинство генов Х-хромосомы не представлены в Y-хромосоме. Поэтому наследование признаков, сцепленных с полом особи, может быть по-разному представлено у мужчин и женщин, у особей женского и мужского пола в животном мире.
Например, черепаховая окраска кошек (чередование черных и рыжих пятен) встречается только у самок. Этот факт долго не могли объяснить, пока не стало известно, что ген В — черной окраски и ген b — рыжей окраски расположены в Х-хромосомах. В Y-хромосоме эти гены отсутствуют. Поскольку у мужской особи только одна Х-хромосома, то кот может быть или черным, или рыжим, но не будет иметь черепаховую окраску, потому что для ее развития необходимо одновременное присутствие в организме обоих генов — В и b.
Обозначим Х-хромосому, несущую доминантный ген В, — XB, а Х-хромосому с рецессивным геном Ь — Хb. По законам наследования возможны такие комбинации пар генов в хромосомах и их фенотипы: XB XB — черная кошка; Хb Xb — рыжая кошка; Xb Хb — черепаховая кошка; ХB Y — черный кот; Хb Y — рыжий кот.
Различают три типа наследования, сцепленного с полом: наследование с помощью генов, локализованных в Х-хромосоме; наследование, обусловленное присутствием аллелей одинаковых генов в Х- и Y-хромосомах; наследование, наблюдаемое при наличии определенных генов только в Y-хромосоме.
Изучение наследования, сцепленного с полом, и механизма передачи признаков очень важно для повышения жизнеспособности живых организмов, для работы селекционеров, а также для выяснения причин наследственных заболеваний, обусловленных изменением наследственного материала организма.
1. Каким образом определить пол будущего организма?
2*. Постройте правильное утверждение.
• Общее число, размер и форму хромосом любого вида живых организмов называют:
а) генотипом;
б) Х-хромосомой;
в) Y-хромосомой;
г) кариотипом.
3*. Включите в утверждение пропущенное слово.
Все одинаковые по внешнему виду хромосомы в клетках раздельнополых организмов, кроме ..., называют аутосомами.
4. Сколько хромосом в клетках человека?