Genetik Kontrol Altında Cinsiyet Belirleme Mekanizması

Genetik Kontrol Altında Cinsiyet Belirleme Mekanizması!

Bitki ve hayvanların çoğunda cinsiyet tespiti, erkek, dişi veya hermafrodit yapmaktan sorumlu faktörlerin incelenmesi ile ilgilidir. Geçmişte, cinsiyet belirleme mekanizmaları yalnızca erkek ve dişi bireylerde genel olarak farklılık gösteren cinsiyet kromozomları temelinde açıklanmıştı.

Bununla birlikte, son yıllarda, ilk olarak, cinsiyet tayini ve cinsiyet farklılaşması arasında ve ikincisi, kromozom anayasasının oynadığı roller ve cinsel dimorfizme ulaşmada spesifik genler (hem cinsiyet kromozomları hem de otozomlar üzerinde bulunan) arasında bir ayrım yapılmıştır.

Cinsiyet belirlemesinin sadece erkek veya kadın gelişim modellerini başlatan bir sinyal olduğu ve cinsiyet farklılaşmasının sadece erkek ve kadın organlarının değil, aynı zamanda ikincil cinsiyet karakterlerinin de gelişmesine yol açan olayların asıl yolunu içerdiği gösterilmiştir.

A. Genetik Olarak Kontrol Edilen Cinsiyet Belirleme Mekanizmaları:

Genetik kontrol altındaki cinsiyet belirleme mekanizmaları temelde hem bitkilerde hem de hayvanlarda benzerdir; çeşitli mekanizmalar aşağıdaki kategorilere ayrılabilir:

1. Cinsiyet kromozomal mekanizması veya heterogamesis

2. Genie denge mekanizması

3. Erkek haploidi veya hoplodiploidi mekanizmaları

4. Tek gen etkileri.

Cinsiyet Kromozomal Mekanizması (Heterogamesis):

Hayvanların büyük çoğunluğunda, erkek ve dişi bireyler, bir kromozom çiftinin homologlarının sayısı veya morfolojisi bakımından normal olarak birbirlerinden farklıdır; bu çift, cinsiyet kromozomu veya allozomu olarak adlandırılır.

Öte yandan, sayısı ve morfolojisi türlerin dişileri ile dişileri arasında farklılık göstermeyen kromozomlara otozom denir. Cinsiyet kromozomları cinsiyetin belirlenmesinden sorumluyken, otozomların cinsiyetle hiçbir ilişkisi yoktur ve bireylerin somatik karakterlerini belirleyen genleri içerir.

İki tür seks kromozomu vardır: X ve Y. X-kromozomu hem erkeklerde hem de kadınlarda bulunur, ancak bir cinsiyette yalnızca biri varken, diğer cinsiyette iki X kromozomu vardır. Buna karşılık, Y kromozomu normal olarak türlerin sadece iki cinsinden birinde, örneğin erkek farelerde, Drospohila'da, insanlarda ve dişi kuşlarda, sürüngenlerde vb. Meydana gelir.

X-kromozomları büyük miktarda ökromatin ve az miktarda heterokromatin içerir. Ökromatin büyük miktarda DNA malzemesine, dolayısıyla çok genetik bilgiye sahiptir. Y kromozomu az miktarda ökromatin ve büyük miktarda heterokromaitin içerir, bu nedenle çok az genetik bilgiye sahiptir.

Cinsiyet Kromozomal Mekanizması Cinsiyet Tayini:

İki cinsiyetli sistemi takip eden dioecious diploidik organizmalarda cinsiyet kromozomalinin saptanması;

(a) Heterogametik erkekler

(b) Heterogametik kadınlar

Heterogametik Erkekler:

Bu cins cinsiyet kromozomal cinsiyet tayininde, kadın cinsiyette iki X kromozomu bulunurken, erkek cinsiyette sadece bir adet X kromozomu vardır. Çünkü erkeklerde bir X kromozomu yoktur, bu nedenle, gametogenez sırasında iki tür gamet üretmektedir, yüzde 50 gamet X-kromozomlarını taşırken, gerisi X kromozomlarında eksiktir.

Cinsiyet kromozomları açısından iki farklı gamet türünü üreten cinsiyete heterogametik cinsiyet denir. Bu nedenle kadın cinsiyetine homojen seks denir. Heterogametik erkekler aşağıdaki iki tipte olabilir.

(i) XX-XO tipleri:

Özellikle Hemiptera (gerçek böcek) ve Orthoptera (çekirge ve hamamböceği) ve bazı bitkilerin (örn. Vallisneria spiralis, Dioscorea sinuata vb.) Siparişlerinde bulunan böceklerde, dişi iki X kromozomuna sahiptir (dolayısıyla XX olarak adlandırılır) ve bu nedenle homojenik, erkek sadece bir X kromozomuna sahiptir (dolayısıyla XO olarak adlandırılır).

Eşleşmemiş bir X kromozomunun varlığı erkek cinsiyetini belirler. Bir X kroksnozomunda eksik olan erkek iki tip sperm üretir: spermlerin yarısı bir X kromozomuna sahiptir; diğer yarısında ise yok. Bir X kromozomuna sahip bir spermin bir yumurta ile birleşmesi, iki X kromozomuna (XX) sahip bir zigot üretir; bu tür zigotlar kadın bireyler halinde gelişir. Ancak bir X kromozomu olmayan bir sperm bir yumurtayı döllerse, erkeklerde gelişen bir XO zigotu elde edilir. Bu nedenle, her çiftleşmedeki soyun bir yarısı dişi iken diğer yarıları erkektir.

(ii) XX-XY tipi:

İnsanlarda, farelerde, diğer memelilerin çoğunda, Hemiptera, Coleoptera, Diptera (örneğin, Drosophila, ev sineği vb.) Bazı balıklar, bazı amfibi ve bazı anjiyopermik bitkilerde Coccinia indica, Melandrium albümü, dişilerde iki homomorfik X kromozomu vardır. vücut hücreleri (dolayısıyla XX olarak adlandırılır) ve homojen olmaları, her biri bir X kromozomuna sahip bir tür yumurta üretir.

Bu organizmaların erkeklerinde bir X kromozomu ve bir Y kromozomu (XY) bulunur. İki heteromorfik cinsiyet kromozomuna sahip erkekler iki tür sperm üretir: yarısı X kromozomu ile yarısı Y kromozomu ile.

Bir yumurtanın, bir X kromozomuna sahip olan bir sperm tarafından döllenmesi, bir dişi olarak gelişen bir XX zigotu verir. Ancak bir yumurtanın bir Y kromozomuna sahip olan bir spermle birleşmesiyle üretilen zigotlar, erkekleri üreten bir XY zigotu üretir.

Heterogametik Kadınlar:

Bu cinsiyet cinsi kromozomal tayininde, erkek cinsiyeti iki homomorfik X kromozomuna sahiptir, bu nedenle homojeniktir ve her biri tek bir X kromozomu taşıyan tek tip gamet üretir.

Dişi cinsiyet ya tek X kromozomu ya da bir X kromozomu ve bir Y kromozomundan oluşur. Bu yüzden dişi cinsiyet heterogametiktir ve yarısı bir X kromozomu olan ve yarısı bir X kromozomu olmayan (Y kromozomu olan veya olmayan) iki tür yumurta üretir.

Heterogametik dişiler aşağıdaki tiplerde olabilir:

(i) XO-XX sistemi (XO dişi, XX erkek):

Bu cinsiyet belirleme sistemi, birkaç böcek türünde, örneğin Fumea'da bilinmektedir. Bu türlerde dişiler heterogametiktir (iki tür yumurta üretir, yarısı bir X kromozomu ve herhangi bir X kromozomu olmadan yarısı) ve erkekler her biri tek bir X kromozomu taşıyan heterogametik cinsiyettir (tek tip spermler üretir).

Bir spermin yumurta içeren X kromozomu ile birleşmesi erkeklerde gelişen XX zigot üretir. Ancak bir X kromozomundan yoksun bir yumurtanın spermle döllenmesi, dişilerde gelişen bir XO zigotuna neden olur.

(ii) XY-XX sistemi (XY dişi, XX erkek):

Bu cinsiyet belirleme sistemi kuşlar, sürüngenler, bazı böcekler, örneğin ipek solucanları, vb. İle çalışır. Burada dişiler XY kromozom yapısına sahiptir, bu nedenle yumurtaların yarısı X olduğu için heterogametik cinsiyet, geri kalan Y kromozomu vardır.

Bu türlerin erkeklerinde iki X kromozomu (XX) bulunur; Sonuç olarak, erkekler homojenik cinsiyettir, çünkü erkekler tarafından üretilen tüm spermlerin bir X kromozomu vardır. Bir sperm ile yumurta içeren bir X'in gübrelenmesi, bir erkeğe dönüşen XX zigotuna neden olur. Bir XY zigotu, Y içeren bir yumurta bir sperm tarafından döllendiğinde üretilir, böyle bir zigot bir dişi haline gelir.

II. Genie Balance ile cinsiyet belirleme:

Drosophila'da fareler, insan, vb., XX ve XY kromozomunun varlığı normal olarak sırasıyla kadınlık ve erkeklik ile ilişkilendirilir. Bu gibi durumlar hakkında genel bir açıklama yapıldığında, belirli (X ve Y) kromozomlarının kendileri zigotların cinsiyetini belirliyor gibi görünmektedir.

Bununla birlikte, gen etkisine ilişkin çalışmalar, bu kromozomlarda yer alan bazı spesifik genlerin cinsiyet belirlemede yer almasını beklememizi sağlamıştır. Bu sonuca, son olarak Drosophila'daki cinsiyet tayini teorisini iyi tanıyan genie denge teorisini öneren Bridges (1921) tarafından ulaşılmıştır.

1916'da Bridges, X kromozomunda bulunan vermillion eye geninin kalıtımını araştırırken, Drosophila'daki XXY kadınlarını ve XO erkeklerini keşfetti. Bu açıkça XX ve XY kromozom yapılarının kadınlık ve erkeklik için gerekli olmadığını ve Y kromozomunun cinsiyet belirlemede rol oynamadığını gösterdi.

Biraz sonra, Bridges üçlü kadınları aldı; bu dişiler normal diploid erkeklerle eşlendiklerinde birçok aneuploid durum üretti. Bir bireyin cinsiyetini kromozom yapısı ile ilişkilendirerek, Bridges, cinsiyet dengesi genie denge teorisini geliştirmiştir. Bu teori, Drosophila'daki cinsiyet belirleme mekanizmasını tamamen açıklar ve büyük olasılıkla kuşlar için de geçerlidir.

Genik denge teorisi, bir bireyin cinsiyetinin, erkekliğin genleri ile bireyde mevcut olan dişilikler arasındaki dengenin belirlendiğini belirtir. Drosophila'da, erkeklik için genler otozomlarda bulunurken, kadınlık için olanlar X kromozomunda bulunur.

Tek bir X kromozomunda bulunan kadınlık için genler, bir otozom setinde, yani haploid otozom setinde mevcut olan malikliğe göre daha güçlüdür. Erkeklik ve kadınlık için genlerin gücü o kadar dengelidir ki, X kromozomlarının ve otozomallerin sayısı bir bireyde eşit olarak ayarlandığında, kadınlarda gelişir.

Bir birey, yalnızca X kromozomlarının sayısı otozomal setlerinin tam yarısı kadar olduğunda bir erkek olarak gelişir. Temelde, bir bireyin cinsiyeti, X kromozomlarının sayısının ve otozomal kümelerinin sayıları ile belirlenir, bu oran cinsiyet endeksi olarak adlandırılır ve şöyle ifade edilir:

Cinsiyet indeksi = X kromozom sayısı (X) / Otozomal set sayısı (A) = X / A

Tablo 5.2'de gösterildiği gibi, X / A oranı 1.0 olduğunda, birey kadın olacak ve eğer 0.50 ise; erkek olurdu. Bu denge bozulduğunda, bireylerin cinsiyeti, normal erkek veya normal kadınlardan farklıdır. Örneğin, X / A oranı 1, 0 ile 0, 50 arasında olduğunda, interseks olur; 0, 50'ın altında olduğunda, süpermale olur ve 1, 0'ın üzerinde olduğunda süper kadın olur.

Gynandromorphs:

Drosophila için geliştirilen cinsiyet belirleme kavramları, zaman zaman vücudun bir kısmının erkek karakterleri ifade ettiği bireyler olan gynandromorfların ortaya çıkması ile doğrulanır, diğer bölümlerde ise dişi karakterleri ifade eder.

Bir uçta gynandromorflarda erkek fenotipi vücudun yaklaşık yarısına kadar uzanabilir. Bazı sineklerde; erkek ve dişi parçalar boyuna, bazıları ise enlemesine çalışır. Gynandromorflar, X kromozomu için her zaman mozaiktir; erkek fenotipli parçalar her zaman XO iken, kadın fenotipli olanlar XX'dir.

Gynandromorfların XX zigotlarından kaynaklandığı öne sürülmüştür. Bir veya daha fazla hücrede embriyonik gelişim sırasında, iki kromozomdan biri anafazda herhangi bir direğe geçmez ve sonuç olarak kaybolur. Sonuç olarak, tek bir X kromozomuna sahip bir veya daha fazla sayıda hücre üretilir; bu hücreler bölünerek gynandromorfların erkek kısımlarına yol açar.

X kromozomunun düzensiz dağılımı, zigotun ilk mitotik bölümünde meydana gelirse, erkek fenotipi, gynandromorfun vücudunun tam yarısına kadar uzanır. Bu nedenle, bir gynandromorftaki erkek kısmın kapsamı, X kromozomunun düzensiz dağılımı meydana geldiğinde embriyonik gelişim aşamasına bağlıdır; oluşum ne kadar erken olursa erkek kısmın büyüklüğü de o kadar büyük olur.

Y'ye Bağlı Genlerde Cinsiyet Tayini:

Memelilerde, axolotl (bir Amphibia) ve bazı bitkilerde, örneğin Melandrium'da, Y kromozomu erkeklik gelişimi için esastır. İnsanlarda XO, XX, XXX ve XXXX bireyleri kadın fenotipini geliştirir. Ancak, tek bir Y kromozomunun varlığında, bu bireyler, yani XY, XXY, XXXY ve XXXXY, erkek fenotipini geliştirir.

Dolayısıyla, dört X kromozomunun etkilerinin üstesinden gelmek ve bir erkek fenotipi üretmek için tek bir Y kromozomu yeterlidir. Fakat normal insan kadın ve erkekleri sırasıyla XX ve XY kromozom yapılarıyla üretilir.

XO durumu Turner sendromunu (steril kadın) üretirken, XXY, Klinefelter sendromunun (steril erkek) gelişmesine yol açar. Erkek belirleme kapasitesi, insan Y kromozomunun (Ys) kısa kolunda yer almaktadır; Y'nin silinmesi, XY bireylerinde bile normal kadın fenotipinin gelişmesine izin verir. Nadir durumlarda, XX insanlar ve XX fareler erkek bir fenotip sergilerler.

Çoğu memelilerde, bir antijenin, HY antijeninin ifadesi, testis gelişimi ile yakından ilişkilidir. XX erkekleri bile HY antijenini gösterirken, XY kadınları bu antijenden yoksundur. HY antijeninin varlığını düzenleyen genler, Y kromozomunun kısa kolunda bulunur. Fare durumunda, Y kromozomunun kısa kolu, erkeklik gelişimi için gerekli olan cinsiyet tersine çevrilmiş (sxr) bölgesini içerir.

III. Erkek Haploidyesi veya Haplodiploidy Mekanizması:

Erkek haploidi veya haplodiploidi veya arenotokous partenogenez, karıncalar, arılar ve yaban arıları (örneğin, Bracoy i hebetor) gibi hiperoplantöz böceklerde özellikle yaygındır. Bu böceklerde döllenmiş yumurtalar diploid dişilerde gelişir ve döllenmemiş olanlar haploid erkeklerde oluşur; yani, arenotoky hem üreme şekli hem de cinsiyet belirleme aracıdır.

Spermatogenez sırasında, erkeklerin tüm n kromozomları düzenli olarak anafazda tek bir direğe geçer - ben, zıt kutup direğe hiç kromozom alamaz. Böylece ailelere spermler düzenli haploid olur. Oogenesis sırasında normal mayoz, tüm haploid yumurtaları üretir.

Yumurtaların gübrelenmesi diploid larvalara dönüşen diploid zigotlar üretir. Normalde, bu tür larvalar steril dişi olan işçilere yol açar. Ancak arı sütü ile beslenen diploid larvaları (bal, polen ve işçiler tarafından salgılanan bazı maddeler içerir) kraliçe adı verilen verimli dişiler haline gelir. Öte yandan, kısırlaştırılmış yumurtalar haploid larvaları üretmek için partojenik olarak gelişir ve sonuçta tamamen dron adı verilen fertil haploid erkekler bulunur.

IV. Cinsiyetin Tek Gen Kontrolü:

Birçok hayvanda, tek otozomal genler, bireylerde mevcut olan cinsiyet kromozomlarının etkisini geçersiz kılar. Bu genler genellikle resesiftir, ancak bazı durumlarda baskın olabilir.

Böyle bir genin klasik bir örneği, Drosophila'nın otozomal resesif transfer (tra) genidir. Bu gen homozigot durumda (tratra) bulunduğunda, XX zigotlarını geliştirmek üzere steril erkeklere dönüştürür. Gen izi, erkeklerde veya kadınlarda heterozigoz durumdayken etkisi yoktur.

Tra (XX Tra tra) için bir dişi heterozigot, tra (XY tra tra) için bir erkek homozigos ile eşleştirildiğinde, projenin sadece% 25'i kadınken, kalan% 75 erkeklerdir. Bununla birlikte, erkeklerin üçte biri tra için homozigoz olan steril XX bireyleridir; Onlar gen tra tarafından erkekliğe dönüştürülür.

Benzer bir resesif, muhtemelen otozomal, testis feminizasyon geni, XY insanının göğüs ve vajina geliştirmesine neden olur; Bununla birlikte, bu tür bireyler dejenere testislere sahiptir ve sterildir. Bu gen kadın bireylerin özelliklerini etkilemez.