Определение пола
У многих животных и человека пол организма определяется сочетанием половых хромосом, которое формируется при оплодотворении. Чтобы решать задачи, нужно различать аутосомы и половые хромосомы, понимать образование гамет в мейозе и уметь находить вероятность рождения потомка определённого пола.
Хромосомный набор и кариотип
Кариотип — это совокупность признаков полного набора хромосом клетки: их числа, формы и размеров. В соматических клетках человека 46 хромосом, то есть 23 пары. 22 пары — аутосомы, одинаковые у мужчин и женщин, а последняя пара — половые хромосомы.
| Организм | Соматические клетки | Гаметы |
|---|---|---|
| Женщина | 44 аутосомы + XX | 22 аутосомы + X |
| Мужчина | 44 аутосомы + XY | 22 аутосомы + X или 22 аутосомы + Y |
Гомогаметный пол образует гаметы одного типа по половым хромосомам. У человека это женский пол: все яйцеклетки несут X. Гетерогаметный пол образует два типа гамет. У человека это мужской пол: сперматозоиды несут X или Y.
Обозначение \(XX\) и \(XY\) относится к половым хромосомам диплоидной клетки. Гамета гаплоидна, поэтому содержит только одну половую хромосому: X или Y. При чтении задачи сначала определяют, какой родитель гомогаметен, а какой гетерогаметен.
Механизм определения пола у человека
Женщина с генотипом \(XX\) при мейозе образует яйцеклетки только одного типа — \(22+X\). Мужчина с генотипом \(XY\) образует два типа сперматозоидов: \(22+X\) и \(22+Y\). Обычно предполагают, что они встречаются в равных количествах.
Яйцеклетка всегда передаёт потомку X-хромосому. Если её оплодотворяет сперматозоид с X, образуется зигота \(XX\) — генетически женский пол. Если сперматозоид несёт Y, образуется зигота \(XY\) — генетически мужской пол. Поэтому в школьных задачах пол потомка связывают именно с типом сперматозоида, но это не означает, что отец «выбирает» пол сознательно.
При системе \(XX/XY\) женский организм образует один тип яйцеклеток по половым хромосомам, а мужской — два типа сперматозоидов. При равной вероятности оплодотворения вероятность генетически женского и мужского пола равна \(1:1\).
Мейоз и образование гамет
Половые хромосомы ведут себя в мейозе как пара гомологичных хромосом, хотя X и Y различаются по размеру и набору генов. Перед мейозом хромосомы удваиваются. В первом делении расходятся гомологичные хромосомы, во втором — сестринские хроматиды. В результате исходная диплоидная клетка даёт гаплоидные клетки.
- I — Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид.
- II — Расходятся гомологичные хромосомы; X и Y направляются в разные клетки.
- III — Расходятся сестринские хроматиды.
- IV — Формируются гаплоидные клетки с одной половой хромосомой.
У мужчины после одного мейоза обычно формируются четыре сперматозоида: два несут X и два — Y. У женщины из одной исходной клетки формируется одна крупная яйцеклетка и полярные тельца; функциональная яйцеклетка несёт X. В школьных расчётах важен набор хромосомы, а не различия размеров клеток.
Какие гаметы образует мужчина с кариотипом \(46,XY\) по половым хромосомам?
Решение задач на вероятность пола
Для одной беременности вероятность рождения мальчика или девочки считают независимо от предыдущих детей, если иное не указано в условии. Используют правило умножения для последовательностей и правило сложения для разных подходящих вариантов.
Определим вероятность того, что у пары с обычной системой \(XX/XY\) родятся два мальчика подряд.
Если спрашивают о вероятности хотя бы одного мальчика среди двух детей, нельзя просто умножать вероятности мальчика: учитываются три исхода — мальчик-девочка, девочка-мальчик и мальчик-мальчик.
Другие системы определения пола
Система \(XX/XY\) характерна для человека и многих животных, но не является единственной. В системе \(ZZ/ZW\) самцы имеют \(ZZ\) и являются гомогаметным полом, а самки — \(ZW\) и гетерогаметным. Такая система встречается, например, у птиц. У некоторых насекомых действует система \(XX/X0\): самки имеют две X-хромосомы, а самцы — одну X и обозначаются \(X0\); символ 0 означает отсутствие второй половой хромосомы.
| Система | Гомогаметный пол | Гетерогаметный пол | Кто определяет тип потомка |
|---|---|---|---|
| XX/XY | XX | XY | Гамета самца |
| ZZ/ZW | ZZ | ZW | Гамета самки |
| XX/X0 | XX | X0 | Гамета самца |
В задачах нужно не переносить автоматически правило человека на все организмы. Сначала найдите обозначения половых хромосом и определите, какой пол образует два типа гамет.
1. Называть \(XY\) гомогаметным набором: он даёт два типа гамет. 2. Считать, что яйцеклетка может нести Y: у человека яйцеклетки несут только X. 3. Путать число хромосом в соматической клетке и гамете: гамета гаплоидна. 4. Утверждать, что пол каждого следующего ребёнка зависит от пола предыдущего. 5. Применять систему \(XX/XY\) к птицам, не проверив условие.
Связь пола с наследованием признаков
На X- и Y-хромосомах расположены гены, поэтому некоторые признаки наследуются вместе с полом. Наследование, сцепленное с X-хромосомой, и наследование, сцепленное с Y-хромосомой имеют разные схемы передачи. Признак, кодируемый геном в обычной хромосоме, не становится сцепленным с полом только потому, что его проявление у мужчин и женщин различается.
Следует также отличать сцепление с полом от признака, зависимого от пола и признака, ограниченного полом. В первом случае пол влияет на проявление аллеля, а во втором ген может присутствовать у обоих полов, но признак проявляется только у одного. Эти темы требуют анализа генотипа и условий проявления, а не только подсчёта \(XX\) и \(XY\).
Проверь себя
Главное
- У человека женщина имеет \(XX\) и образует яйцеклетки только с X; мужчина имеет \(XY\) и образует сперматозоиды с X или Y.
- При равной вероятности оплодотворения соотношение генетически женских и мужских зигот равно \(1:1\).
- Мейоз уменьшает число хромосом вдвое и формирует гаплоидные гаметы.
- Для нескольких детей вероятности независимых рождений перемножают; событие «хотя бы один» удобно считать через противоположное.
- Система определения пола может быть иной: \(ZZ/ZW\) или \(XX/X0\), поэтому обозначения нужно читать в условии.
- Сцепленное с полом наследование нельзя смешивать с признаками, зависимыми или ограниченными полом.