Mekanism för sexbestämning under genetisk kontroll

Mekanism för sexbestämning under genetisk kontroll!

Sexbestämning i de flesta växter och djur är oroad vid studien av faktorer som är ansvariga för att göra en individuell manlig, kvinnlig eller en hermafrodit. Tidigare förklarades mekanismer för sexbestämning uteslutande på grundval av sexkromosomer, vars konstitution avviker generellt hos manliga och kvinnliga individer.

Under de senaste åren har emellertid en distinktion gjorts mellan könsbestämning och könsdifferentiering och för det andra mellan rollerna som spelas av kromosomkonstitutionen och specifika gener (ligger både på sexkromosomer och autosomer) för att uppnå sexuell dimorfism.

Det har visats att sexbestämning är enbart signaler som initierar manliga eller kvinnliga utvecklingsmönster, och att könsdifferentiering involverar den verkliga vägen för händelser som leder till utvecklingen av inte bara manliga och kvinnliga organ utan även sekundärkönstecken.

A. Mekanismer för sexbestämning kontrollerad genetiskt:

Mekanismerna för sexbestämning under genetisk kontroll är väsentligen lika i både växter och djur; De olika mekanismerna kan klassificeras i följande kategorier:

1. Sexkromosomal mekanism eller heterogamesis

2. Geniebalansmekanism

3. Manliga haploidi- eller hoplodiploidimekanismer

4. Enkla geneffekter.

Sexkromosomal mekanism (Heterogamesis):

I en stor majoritet av djur skiljer manliga och kvinnliga individer vanligen från varandra med avseende på antingen antalet eller morfologin hos homologerna hos ett kromosompar, detta par kallas sexkromosom eller allosom.

Å andra sidan, de kromosomer vars antal och morfologi inte skiljer sig mellan män och kvinnor av en art kallas autosom. Könskromosomerna är ansvariga för bestämning av kön medan autosomen inte har någon relation med kön och innehåller de gener som bestämmer individernas somatiska karaktärer.

Det finns två typer av sexkromosomer: X och Y. X-kromosomen finns hos både män och kvinnor, även om ett kön endast har en och det andra könet har två X-kromosomer. I motsats härtill förekommer Y-kromosomen vanligen endast i en av de två könen hos en art, t.ex. manliga möss, Drospohila, människor etc., och kvinnliga fåglar, reptiler etc.

X-kromosomerna har stor mängd eukromatin och liten mängd heterochromatin. Eukromatinet har stor mängd DNA-material, alltså mycket genetisk information. Y-kromosomen innehåller små mängder eukromatin och stor mängd heterochromaitin och har sålunda liten genetisk information.

Typer av sexkromosomal mekanism för sexbestämning:

I dioecious diploidiska organismer efter två system av kön har kromosom bestämning av kön erkänts;

(a) Heterogametiska män

(b) Heterogametiska honor

Heterogametiska män:

I den här typen av sexkromosombestämning av kön har kvinnkön två X-kromosomer, medan mankönet endast har en X-kromosom. Eftersom man saknar en X-kromosom, producerar man därför under gametogenes två typer av gameter, 50 procent gameter bär X-kromosomerna medan resten saknar X-kromosomer.

Såsom sex som producerar två olika typer av gameter i fråga om sexkromosomer heter heterogametisk kön. Det kvinnliga kön kallas därför homogametiskt kön. De heterogametiska männen kan vara av följande två typer.

(i) XX-XO typer:

I insekter speciellt de av orderna Hemiptera (True Bugs) och Orthoptera (gräshoppor och roaches) och vissa växter (t.ex. Vallisneria spiralis, Dioscorea sinuata etc.) har hon två X-kromosomer (så kallade XX) och är alltså homogametic, medan hanen har bara en X-kromosom (sålunda benämnd XO).

Närvaron av en opparad X-kromosom bestämmer hankön. Den man som saknar en X chroxnosomer producerar två typer av spermier: hälften av spermierna har en X-kromosom; medan den andra hälften har ingen. Sammansättningen av en sperma med en X-kromosom med ett ägg ger en zygote med två X-kromosomer (XX); Sådana zygoter utvecklas till kvinnliga individer. Men när en sperma utan en X-kromosom befrukar ett ägg, erhålls en XO-zygot som utvecklas till män. Således är en halv av avkomman från varje parning kvinnlig, medan de andra halvorna är män.

(ii) XX-XY typ:

Människor, möss, de flesta andra däggdjur, Hemiptera, Coleoptera, Diptera (t.ex. Drosophila, husfluga etc.) har vissa kvinnor, några amfibier och vissa angiospermiska växter som Coccinia indica, Melandrium-albumet två homomorfa X-kromosomer i deras kroppsceller ((så kallade XX) och de är homogametiska, producerar en sorts ägg, var och en med en X-kromosom.

Männen av dessa organismer har en X-kromosom och en Y-kromosom (XY). De män som har två heteromorfa sexkromosomer producerar två sorters spermier: halv med X-kromosom och halv med Y-kromosom.

Befruktning av ett ägg med en sperma med en X-kromosom ger en XX-zygot, som utvecklas till en kvinna. Men zygoter som produceras av facket av ett ägg med en sperma med en Y-kromosom ger en XY-zygot som producerar män.

Heterogametiska kvinnor:

I denna typ av sexkromosombestämning av kön har mankön två homomorfa X-kromosomer, och är därför homogametisk och producerar enstaka gameter, var och en bär en enda X-kromosom.

Det kvinnliga könet består antingen av singel X-kromosom eller en X-kromosom och en Y-kromosom. Det kvinnliga könet är således heterogametiskt och producerar två typer av ägg, halv med en X-kromosom och halv utan X-kromosom (med eller utan Y-kromosom.)

De heterogametiska kvinnorna kan vara av följande typer:

(i) XO-XX-system (XO-hona, XX-man):

Detta system för sexbestämning är känt inom några få insekter, t.ex. Fumea. I sådana arter är kvinnor heterogametiska (som producerar två sorters ägg, halv med en x-kromosom och halv utan X-kromosom) och män är heterogametiska kön (producerar enstaka sorters spermier, som alla har en enda X-kromosom.

Sammansättningen av en sperma med X-kromosominnehållande äggproducerar XX-zygot som utvecklas till män. Men befruktning av ett ägg utan X-kromosom med sperma ger upphov till en XO-zygot som utvecklas till kvinnor.

(ii) XY-XX-system (XY kvinnlig, XX manlig):

Det här systemet med sexbestämning fungerar i fåglar, reptiler, några insekter, t.ex. silkesmask, etc. Här har kvinnorna XY-kromosomkonstitutionen, därför är det heterogametiska könet eftersom halva ägget har X medan resten har en Y-kromosom.

Hanen av dessa arter har två X-kromosomer (XX); som ett resultat är man det homogametiska könet eftersom alla spermier som produceras av män, har en X-kromosom. Befruktning av ett X-innehållande ägg med sperma ger upphov till en XX-zygot, som utvecklas till en manlig. En XY-zygot produceras när ett Y-innehållande ägg befruktas av en sperma, en sådan zygote utvecklas till en kvinna.

II. Sexbestämning av Genie Balance:

I Drosophila, möss, människa etc. är närvaron av XX och XY-kromosom vanligtvis associerad med femalhet och maleness. När ett generellt uttalande görs om sådana situationer, verkar det som om de specifika (X och Y) kromosomerna själva bestämmer zygoternas kön.

Studier om genhandling leder oss dock till att vissa specifika gener som finns i dessa kromosomer borde vara involverade i sexbestämning. En slutsats till denna effekt uppnåddes av Bridges (1921) som äntligen föreslog sin välkända geniebalansteori om sexbestämning i Drosophila.

År 1916 upptäckte Bridges XXY-kvinnor och XO-män i Drosophila medan de studerade arv av vermillionögongen som befinner sig i X-kromosomen. Detta visade tydligt att XX och XY kromosom-konstitutioner inte var nödvändiga för femalhet och maleness, och att Y-kromosom inte spelade en roll vid sexbestämning.

Lite senare fick Bridges triploida kvinnor; dessa honor när de parades med normala diploida män producerade ett antal aneuploida situationer. Genom att korrelera individens kön med sin kromosomkonstitution, utvecklade Bridges geniebalansteori för sexbestämning. Denna teori förklarar fullständigt sexbestämningsmekanismen i Drosophila, och är troligtvis även tillämplig på fåglar.

Den geniska balansensteori anger att individens kön bestäms av en balans mellan generna för maleness och de för femalitet som finns i individen. I Drosophila finns gener för maleness närvarande i autosomer, medan de för femaleness finns i X-kromosomen.

De gener för femaleness som finns i en enda X-kromosom är starkare än de för maleness som finns i en uppsättning autosomer, det vill säga den haploida uppsättningen autosomer. Styrkan av gener för maleness och femaleness är så balanserad att när antalet X-kromosomer och den hos autosomala uppsättningar är lika för en individ, utvecklas den till kvinnlig.

En individ utvecklas endast till en manlig när antalet X-kromosomer är exakt hälften av antalet autosomala uppsättningar. I huvudsak bestäms individens kön av förhållandet mellan antalet av dess X-kromosomer och dess autosomala uppsättningar kallas detta förhållande som könindex och uttrycks som följer:

Sexindex = Antal X-kromosomer (X) / Antal autosomala uppsättningar (A) = X / A

Som visas i tabellen 5.2, när X / A-förhållandet är 1, 0, kommer individen att vara kvinnlig och om den är 0, 50; det skulle vara han. När denna balans störs avviker individens kön från ingen manlig eller normal kvinnlig. När exempelvis X / A-förhållandet faller mellan 1, 0 och 0, 50, skulle det vara intersex; när det är under 0, 50, skulle det vara supermalt och när det är över 1, 0, skulle det vara superhona.

Gynandromorphs:

Begrepp av sexbestämning som utvecklats för Drosophila kontrolleras av tillfällig förekomst av gynandromorfer som är individer i vilken kroppsdel ​​uttryckte manliga tecken medan andra delar uttrycker kvinnliga karaktärer.

Den manliga fenotypen i gynandromorfer, på en extremitet, kan sträcka sig till ungefär hälften av kroppen. I några flugor; De manliga och kvinnliga delarna sträcker sig longitudinellt, medan de i vissa andra löper tvärs. Gynandromorfer är alltid mosaik för X-kromosomen; delarna med manlig fenotyp är alltid XO, medan de med den kvinnliga fenotypen är XX.

Det har föreslagits att gynandromorfer härrör från XX zygoter. Under embryonisk utveckling i en eller flera celler passerar en av de två kromosomerna inte till någon pol vid anafas och, som ett resultat, förloras. Följaktligen produceras en eller flera dotterceller med en enda X-kromosom; dessa celler delar upp och ger upphov till manliga delar av gynandromorfer.

Om den oregelbundna fördelningen av X-kromosom inträffade vid den första mitotiska uppdelningen vid zygote skulle den manliga fenotypen sträcka sig till exakt hälften av gynandromorfens kropp. Omfattningen av manlig del i en gynandromorph beror därför på scenen av embryonisk utveckling när den oregelbundna fördelningen av X-kromosom uppträder; ju tidigare förekomsten, den stora storleken på manlig del.

Sexbestämning i Y-bundna gener:

I däggdjur, axolotl (en Amphibia) och några växter, t.ex. Melandrium, är Y-kromosomen avgörande för utvecklingen av maleness. Hos människor XO, XX, XXX och XXXX utvecklar individer den kvinnliga fenotypen. Men i närvaro av en enda Y-kromosom utvecklar dessa individer, dvs XY, XXY, XXXY och XXXXY, den manliga fenotypen.

Således är en enda Y-kromosom tillräcklig för att övervinna effekterna av fyra X-kromosomer och för att producera en manlig fenotyp. Men normala mänskliga kvinnor och män produceras endast av XX och XY kromosomkonstitutioner, respektive.

XO-tillståndet producerar Turners syndrom (steril kvinnlig), medan XXY leder till utvecklingen av Klinefelters syndrom (steril man). Den manliga bestämningskapaciteten verkar vara belägen i den korta armen av mänsklig Y-kromosom (Y ^s ); en borttagning av Y ^s tillåter utvecklingen av normal kvinnlig fenotyp även i XY individer. I sällsynta fall uppvisar XX-människor och XX-möss en manlig fenotyp.

I de flesta däggdjur är uttrycket av ett antigen, HY-antigen, nära korrelerat med testisutveckling. Även XX-män visar HY-antigenet, medan XY-honor saknar detta antigen. De gener som styr närvaron av HY-antigen ligger i den korta armen av Y-kromosomen. Vid musen innehåller den korta armen av Y-kromosomen könomvandlingsområdet (sxr) som är avgörande för utvecklingen av maleness.

III. Male Haploidy eller Haplodiploidy Mechanism:

Manlig haploidi eller haplodiploidi eller arrhenotok parthenogenes är särskilt vanlig hos de hymenoptera insekterna såsom myror, bin och vartor (t.ex. Braco? I hebetor). I dessa insekter utvecklas sedan befruktade ägg till diploida kvinnor och obefruktade sådana till haploida män; så arrhenotoky är både en form av reproduktion och ett medel för sexbestämning.

Under spermatogenesen övergår alla n-kromosomer hos män regelbundet till en enda pol vid anafas-I så att den motsatta polen inte alls får någon kromosom. Således är spermierna regelbundet haploida. Normal meios vid oogenes producerar alla haploida ägg.

Befruktning av ägg producerar diploida zygoter som utvecklas till diploida larver. Vanligtvis ger sådana larver upphov till arbetare, som är sterila honor. Men de diploida larverna som matas på royal jelly (innehåller honung, pollen och vissa ämnen som utsöndras av arbetare) utvecklas till friska kvinnor kallad drottning. Å andra sidan utvecklar obefruktade ägg parthenogeniskt för att producera haploidlarver och i slutändan helt fruktbara haploida män kallad droner.

IV. Single Gene Control of Sex:

I många djur överväger enskilda autosomala gener effekten av sexkromosomer som finns hos individerna. Dessa gener är generellt recessiva, men i vissa fall kan dominanta.

Ett klassiskt exempel på en sådan gen är den autosomala recessiva överföringen (tra) genen av Drosophila. När denna gen är närvarande i homozygot tillstånd (tratra) omvandlar den XX zygoter till att utvecklas till män som är sterila. Genet tra har ingen effekt antingen hos män eller när det är i heterozygot tillstånd hos kvinnor.

När en kvinnlig heterozygot för tra (XX Tra tra) är parat med en manlig homozygot för tra (XY tra tra), är endast 25% av avkomman kvinnor medan resterande 75% är män. En tredjedel av männen är dock sterila XX-individer homozygota för tra; de transformeras till maleness av gen tra.

En liknande recessiv, möjligen autosomal testikel feminiseringsgen inducerar XY människor för att utveckla bröst och vagina; Sådana individer har emellertid degenererade testiklar och är sterila. Denna gen påverkar inte egenskaperna hos kvinnliga individer.