Heterogametische männliche und heterogametische Frauen

Kurze Anmerkungen zu heterogametischen Männern und heterogametischen Frauen - Zellbiologie!

(A) heterogametischer Mann:

Das weibliche Geschlecht hat 2 X-Chromosomen (XX), während das männliche Geschlecht nur ein X-Chromosom besitzt und zum Zeitpunkt der Gametogenese 2 Arten von Gameten produziert. 50% mit X-Chromosom, 50% ohne X-Chromosom.

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Aufgrund von zwei Arten von Gameten, die von Männern produziert werden, spricht man von heterogametischem Geschlecht (männlich). Während die Weibchen homogametisch sind.

Heterogametische Männer sind zwei Arten:

(i) XX-XY-Typ:

Beim Menschen, bei anderen Säugetieren, Pflanzen und vielen Insekten wie Drosophila usw. hat das Weibchen den homogametischen Typ XX, während das Männchen X- und Y-Chromosomen besitzt. Das Weibchen produziert nur eine Art von Gameten, während das Männchen zwei Arten von Gameten 'X' und 'Y' produziert. Das Geschlecht des Embryos hängt von der Art des Spermas oder des männlichen Gameten (Typ X oder Y) ab. Wenn der weibliche Gamete durch Sperma 'X' befruchtet wird, trägt der Embryo weibliches Geschlecht, während er mit 'Y' Sperma befruchtet wird, ist der Embryo männlich (Abb. 46.2).

(ii) XX-XO-Typ:

Bei einigen Insekten wie Grashüpfer, Käfer usw. sind Frauen homogametisch vom Typ XX, aber das Männchen hat nur ein Geschlechtschromosom, dh nur „X“, es gibt kein Y-Chromosom. Daher ist die Chromosomenzahl von Mann und Frau unterschiedlich. Der Mann hat Chromosom Nummer eins weniger als der weibliche. Das Weibchen produziert nur eine Art von Eiern ('X'), aber das Männchen produziert 50% Sperma mit 'X' und andere 50% ohne 'X'. Das Geschlecht der Nachkommen hängt vom Sperma ab, das das Ei befruchtet (Abb. 46.3).

(B) Heterogametische Frauen:

Bei den meisten Arten wie Vögeln, Motten und einigen Fischen tritt ein chromosomaler Mechanismus der Geschlechtsbestimmung auf, der im Wesentlichen mit dem XX-XY-Mechanismus identisch ist. Da Frauen heterogametisch sind, wird sie als ZW bezeichnet. Die Männchen sind homogametisch und werden als ZZ bezeichnet. Dies wird als ZZ-ZW-Typ anstelle des XX-XY-Systems bezeichnet.

(i) ZO-ZZ-Typ:

Das Weibchen besitzt ein einzelnes Z-Chromosom in Motten, Schmetterlingen und Haushühnern. Weibchen produziert zwei Arten von Eiern, eines mit 'Z'-Chromosomen, andere ohne' Z '. Das Männchen produziert jedoch nur eine Sorte Sperma, die nur Z trägt. Das Geschlecht wird auf der Grundlage des Eizustands bestimmt, der durch das Sperma befruchtet wird, wenn es Z enthält, der Embryo ist männlich, wenn nicht der Embryo weiblich ist.

(ii) ZW-ZZ-Typ:

Es kommt häufig bei Insekten, Wirbeltieren wie Fischreptilien, Vögeln usw. vor. Frauen sind bei ZW heterogametisch und Männer sind bei ZZ homogametisch. Weibliche produziert zwei Arten von Eiern, dh 50% mit 'Z' oder 50% mit 'W', während Männer nur eine Art von Spermien produzieren, dh mit 'Z'. Das Geschlecht der Nachkommen hängt von der Art des Eies ab, das es befruchtet hat.

Y-Chromosom bei der Sexualbestimmung:

Sowohl bei Drosophila als auch beim Menschen haben normale Frauen XX-Chromosomen und Männer XY-Chromosomen. "X" -Chromosomen tragen Gene der Weiblichkeit, "Y" -Chromosomen tragen Gene der Männlichkeit. Bei Säugetieren ist für die Entwicklung eines männlichen Geschlechtsphänotyps das Vorhandensein eines Y-Chromosoms erforderlich. In Drosophila spielt das Y-Chromosom keine Rolle bei der Bestimmung des Geschlechts.

Die Zahl der unregelmäßigen Geschlechtschromosomen ist beim Menschen ziemlich üblich. Wenn Geschlechtschromosomen 'X' in beliebiger Anzahl vorhanden sind, z. B. XXX oder XXXX usw., kommt in Abwesenheit eines 'Y'-Chromosoms ein weiblicher Sexualphänotyp vor. Das Y-Chromosom ist ein Muss für die Männlichkeit, z. B. XXXXY. Das 'Y'-Chromosom induziert die Entwicklung des undifferenzierten Gonadenmarkes zu einem Hoden, während eine XX-chromosomale Komponente den undifferenzierten Gonadenkortex dazu veranlasst, Eierstöcke zu entwickeln.

Das Gen auf dem Y-Chromosom des Menschen ist für die Entwicklung der Hoden verantwortlich und wird als TDF (Testis Determing Factor) bezeichnet. In Abwesenheit des TDF-Gens würde der weibliche Geschlechtsphänotyp exprimiert. Selbst in Gegenwart von drei oder mehr X-Chromosomen reicht ein einzelnes Y-Chromosom normalerweise aus, um Hoden und männliche Merkmale zu erzeugen.

In Melandrium album (XY-Typ) haben Warmke und Westergaard und andere gezeigt, dass das Geschlecht durch ein Gleichgewicht zwischen männlich bestimmenden Genen auf dem "Y" -Chromosom und weiblichen Bestimmungsgenen auf den "X" und Autosomen bestimmt wird. In dieser Pflanze, die aus Dioecious 'XY' besteht, werden Einzelpersonen staminiert und 'XX' -Pflanzen sind Pistillate. Das Y-Chromosom ist das größte und auffälligste (Abb. 46. IB). Drei verschiedene Regionen dieses Chromosoms beeinflussen die Geschlechtsbestimmung und die männliche Fruchtbarkeit.

Die Region I unterdrückt die Weiblichkeit, in der Abwesenheit von Pflanzen sind sie bisexuell, dh sie drücken sowohl Männlichkeit als auch Weiblichkeit aus.

Region II fördert die männliche Entwicklung, wenn in dieser Region mit oder ohne I-Region eine weibliche Pflanze produziert wird.

Der Bereich III trägt männliche Fertilitätsgene. Ein Verlust dieses Bereichs führt zu männlicher Sterilität. Nur ein Teil des 'Y'-Chromosoms (Region IV) ist homolog zu' X ', aber der Hauptteil von' X 'wird unterschieden, wobei kein strukturelles Gegenstück zu' Y \ Westergaard besteht. Dabei wurde festgestellt, dass auch Autosomen an der weiblichen Bestimmung beteiligt waren.

Genie Balance Konzept der Sexualbestimmung in Drosophila:

CB Bridges zeigte, dass sich weibliche Determinatoren auf den X-Chromosomen und männliche Determinatoren auf Autosomen befanden. Zu diesem Zeitpunkt wurden keine spezifischen Loci identifiziert. Die jüngsten Beweise zeigen jedoch, dass viele Chromosomensegmente spezifisch involviert sind. Es wurde gezeigt, dass weibliche Bestimmungsgene von den X-Chromosomen getragen werden und männliche Determinatorgene auf den drei autosomalen Chromosomen von Drosophila lokalisiert wurden. Die Geniebilanztheorie der Geschlechtsbestimmung wurde entwickelt, um die Mechanismen der Geschlechtsbestimmung in D. melanogaster zu erklären. (Abb. 46.4)

Tabelle: 46.1. XA-Verhältnis zur Geschlechtsbestimmung in Drosophila:

'X'-Chromosom A-Chromosom Verhältnis X / A Sex
1X 2A 0, 5 Männlich
2X 2A 1, 0 Weiblich
3X 2A 1, 5 Metafemale
4X 3A 1, 33 Metafemale
4X 4A 1, 0 Tetraploides Weibchen
3X 3A 1, 0 Triploid weiblich
3X 4A 0, 75 Intersex
2X 3A 0, 67 Intersex
2X 4A 0, 5 Tetraploider Mann
IX 3A 0, 33 Meta männlich

Bridges produzierten experimentell verschiedene Kombinationen von X-Chromosomen und Autosomen (A) in Drosophila und schlussfolgerten daraus, dass ein 'X'-Chromosom und zwei Sätze von Autosomen (A) einen normalen Mann erzeugen. Normale Männer hatten ein Verhältnis von 'X'-Chromosomen zu Sätzen von Autosomen von 0, 5 (Tabelle 46.1) (Abb. 46.5).

Die erste unregelmäßige Chromosomenanordnung aus dem Bridges-Experiment resultierte aus der Nichtdisjunktion, dem Versagen gepaarter Chromosomen in der Anaphase. X-Chromosomen, die normalerweise während der meiotischen Prophase der Oogenese paarweise zusammenkommen und sich während der Anaphase in entgegengesetzte Pole trennen, bleiben zusammen und wandern zum selben Pol.

Einige weibliche Gameten erhalten daher 2X-Chromosomen und die anderen kein X-Chromosom (Abb. 46.6). Nach der Befruchtung von Spermien von männlichen Wildtyp-Männchen (2A + XY) hatten alle Zygoten 2 Sätze von Autosomen (2A), aber einige erhielten 2x von Mutter und ein X von Vater und wurden dreifach (XXX). Das Verhältnis von A / X-Chromosom betrug 3: 2 und die Fliegen waren Metafemalien. Die XO-Männchen waren steril und diejenigen mit aY-Chromosomen und keinem X-Chromosom überlebten nicht (Abb. 46.7).

Das Vorhandensein von triploiden Intersxen in dem von Bridges durchgeführten Experiment (Abb. 46.8) ist ein eindeutiger Beweis dafür, dass Autosome die Faktoren der Geschlechtsbestimmung trägt. Demnach (Genie-Balance-Theorie) bestimmen das Verhältnis der Anzahl von 'X'-Chromosomen und der Anzahl kompletter Sätze von Autosomen das Geschlecht.

Die weiblichen Determinatoren befanden sich auf dem X-Chromosom und die männlichen auf den Autosomen. Neueste Beweise haben gezeigt, dass viele Chromosomensegmente an diesem Prozess beteiligt sind. Weibliche Bestimmungsgene werden von 'X' getragen, und männliche Determinatorgene befanden sich auf den drei Autosomen von Drosophila.

Haploidiploidie und Geschlechtsbestimmung bei Hymenoptera:

Zu den Mitgliedern der Hymenoptera zählen Ameisen, Bienen, Wespen, Sägeblätter usw. Bei einigen Arten entwickeln sich die Männchen parthenogenetisch (aus unbefruchteten Eiern) mit haploider Chromosomenzahl (16 in der Drohnenbiene Apis mellifera). Die Königinbiene und die Arbeiter stammen aus befruchteten Eiern mit diploider Chromosomennummer (32). Da normale Männer haploid und weiblich diploid sind, wird der Mechanismus der Geschlechtsbestimmung als Haplodiploidie bezeichnet (Abb. 46.9).

Die Ergebnisse der Versuche von Whiting zeigten, dass der Status bestimmter Chromosomen durch den homozygoten, heterozygoten oder hemizygoten Status (Gen in Einzeldosis) die Geschlechtsbestimmung steuert. Die weibliche Bestimmung hängt von der Heterozygosität eines Teils eines Chromosoms ab. Wenn Hemizygos gebildet werden, wären sie männlich.

Geniebilanztheorie der Sexualbestimmung in Pflanzen:

M. Westergaard war der erste, der die Geschlechtsbestimmung in Pflanzen unter Berücksichtigung des X / A-Verhältnisses demonstrierte. RP Roy untersuchte auch detailliert die Geschlechtsbestimmung in Coccinia und Melandrium (unisexuelle Pflanze). In diesen Pflanzen ist das Y-Chromosom sehr wichtig. Nur das Vorhandensein eines Y-Chromosoms macht es männlich. Das X / A-Verhältnis hat nichts zu tun, wenn selbst ein 'Y'-Chromosom im diploiden oder polyploiden Zustand vorliegt, zeigt die Pflanze männliche Charaktere.

Tabelle 46.2. Geschlechtsbestimmung in Coccinia und Melandrium:

X-Chromosom Ein Chromosom X / A-Verhältnis Sex
XX 2A 1, 00 Weiblich
XY 2A 0, 50 Männlich
XXY 2A 1, 00 Männlich
XYY 2A 0, 50 Männlich
XXY 3A 0, 67 Männlich
XXX 3A 1, 00 Weiblich
XY 4A 0, 25 Männlich
XXY 4A 0, 50 Männlich
XXXY 4A 0, 75 Männlich
XXXXY 4A 1, 00 Zwitter

Bei monoploiden Bryophyten, z. B. Spaerocarpos, wurde auch ein chromosomaler Mechanismus der Geschlechtsbestimmung beobachtet. Allen (1919) fand heraus, dass der Sporophyt von Spaerocarpos zwei Geschlechtschromosomen (XY) enthält und zwei Arten von Meiosporen (X- und Y-Typ) 'X'-Meiosporen in weibliche Gametophyten keimen und' Y'-Meiosporen in männliche Gametophyten keimen.

Mosaik und Gynandromorphien:

Abnormales chromosomales Verhalten bei Insekten kann zur Bildung von "gynandromorph" oder sexuellem Mosaik führen, in dem die Hälfte des Tieres männlich und die andere Hälfte weiblich ist. Gynandromorphs in Drosophila (Abb. 46.10) sind bilaterale Intersxen mit männlichen Farbmustern, Körperform und Sexualität auf der einen Körperhälfte und weiblichen Charakteren auf der anderen Hälfte. Sowohl männliche als auch weibliche Gonaden und Genitalien sind vorhanden.

Solche Gynandromorphe sind das Ergebnis einer Unregelmäßigkeit der Mitose bei der ersten Abspaltung der Zygote. Ein Chromosom bleibt in der Teilung zurück und kommt nicht rechtzeitig am Pol an, um in den rekonstruierten Kern aufgenommen zu werden. Wenn eines der 'X'-Chromosomen einer XX (weiblichen) Zygote in der Spindel nacheilt, erhält ein Tochterkern nur ein' X'-Chromosom.

Ein Mosaikkörpermuster wird festgestellt, ein Kern im Stadium mit zwei Kernen wäre XX (weiblich) und der andere wäre XO (männlich). Es entwickelt sich zur Hälfte als Frau und die andere als männlich. In Br aeon bebetor können Gynandromorphe in der vorderen posterioren Ebene auftreten und Wespen mit einer besonderen Anordnung wie männlicher Kopf mit weiblichem Bauch oder weiblicher Kopf mit männlichem Bauch verursachen.

Umweltfaktor und Geschlechtsbestimmung:

Bei einigen niederen Tieren ist die Geschlechtsbestimmung nicht genetisch und hängt von Faktoren in der äußeren Umgebung ab. Der Genotyp von Mann und Frau ist derselbe. Reize aus der Umgebung helfen, die Entwicklung in Richtung eines Geschlechts oder des anderen zu initiieren, z. B. männlich von Meerwurm Bonellia sind klein und degeneriert und leben im Fortpflanzungstrakt der größeren Frau (Abb. 46.11).

Mit Ausnahme des Fortpflanzungssystems entarten alle Organe seines Körpers. F Baitzer stellte fest, dass ein junger Wurm, der aus einem einzelnen isolierten Ei gezüchtet wurde, eine Frau wurde. Neu geschlüpfte Würmer in Wasser, die reife Frauen enthalten, heften sich an den weiblichen Proboscis an, wandeln sich in Männer um und wandern schließlich als Parasiten in die weiblichen Fortpflanzungsorgane. Es zeigt, dass der weibliche Wurmauszug den jungen Wurm beeinflusst, um männlich zu werden.

Bei einigen Reptilien spielt die Temperatur zum Zeitpunkt der Inkubation vor dem Schlüpfen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung des Geschlechts der Nachkommen. Die bei 26-27 ° C geschlüpften Eier entwickelten sich zu Weibchen und bei 29 ° C wurden sie männlich. Bei der Schildkröten-Inkubation (Chrysema picta) wurden bei hohen Temperaturen (über 30 ° C) weibliche und bei niedrigen Temperaturen männliche Tiere produziert. Bei Eidechsen (Agama agama) führte eine hohe Inkubationstemperatur zu Männern.

Obwohl die Segregation des spezifischen Geschlechtsbestimmungsgens und des Chromosoms für die meisten Arten für den Geschlechtsphänotyp verantwortlich ist, ist das genetische Potenzial sowohl für die Männlichkeit als auch für die Weiblichkeit in jeder Zygote vorhanden, jedoch verursacht ein bestimmter Faktor in der Umgebung die Expression von Genen, die einen männlichen Phänotyp erzeugen der weibliche Phänotyp.