Умблик
10 класс · углублённый
Биология · 10 класс · углублённый уровень
Биология · углублённый уровень · 10 класс · Урок 88

Половые хромосомы и сцепленные с ними признаки: XX/XY — не единственная система

На условном X-сцепленном локусе научимся читать гаметы и вероятности, затем сравним XX/XY млекопитающих с ZW птиц и видами, где в определении пола участвуют условия развития. Схема не должна превращаться в вывод о конкретном человеке по одной букве.

Закономерности наследственности

Федеральная программа · углублённый уровень · 10 класс

Закономерности наследственности

Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:

  • Аутосомы и половые хромосомы
  • Хромосомные системы XX/XY и ZZ/ZW
  • Гомогаметный и гетерогаметный пол
  • Структура X и Y и их частичная гомология
  • Гемизиготность
  • X-сцепленное наследование
  • Реципрокные скрещивания
  • Факторы среды у отдельных видов
  • Ограничения типичной схемы человеческого кариотипа
Условный X-сцепленный локус в системе XX/XYXᴬXᵃXᴬYГаметыМать: Xᴬ или Xᵃ. Отец: Xᴬ или Y. Важно указать знаменатель.XX/XY — учебная модель, не полное описание вариаций полового развития.
Схема X-сцепленного учебного локуса относится к конкретным допущениям модели; у птиц ZW и у других животных действуют иные механизмы.

Как это устроено

В типичной человеческой схеме 22 пары аутосом и одна пара половых хромосом. X и Y различаются, но имеют частично сходные участки, нужные для спаривания. Запись «XY = только один аллель любого гена» неверна: это относится лишь к участкам X без соответствующего локуса на Y и с учётом конкретного кариотипа. Хромосомные вариации и пути полового развития у людей существуют; школьная схема показывает распространённый случай и не служит инструментом классификации личности.

Решение X-сцепленной учебной задачи начинают с определения локуса и генотипов родителей, например XᴬXᵃ × XᴬY. Один родитель образует гаметы Xᴬ и Xᵃ, другой — Xᴬ и Y. Половина условных XY-потомков получает Xᵃ в ожидаемой модели, но утверждение «половина всех детей обязательно проявит признак» без оговорок неверно: важно, какой фенотип связан с вариантом, как устроено доминирование и каков размер выборки. При смене родительского носителя варианта результаты могут меняться — это видно в реципрокных скрещиваниях.

У птиц обычно самец ZZ, самка ZW, поэтому гетерогаметный пол здесь другой. У некоторых рептилий в половом развитии существенна температура инкубации, а у ряда других животных встречаются дополнительные системы. Нельзя спрашивать «какой пол всегда даёт два типа гамет у всех животных?» и отвечать только «самец»: это свойство конкретной системы. Также по одному наблюдаемому признаку нельзя всегда восстановить кариотип или генотип.

Ген на половой хромосоме может влиять на признак, не являющийся определением пола. X-сцепленное наследование не значит, что признак встречается только у одного пола, а рецессивный вариант может проявляться по-разному из-за регуляции экспрессии, других генов и условий. Медицинские примеры в школьной задаче требуют деликатности: не собирают сведения о родственниках учащихся и не вычисляют риск реального ребёнка без клинических данных и консультации специалиста.

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Аутосома

Хромосома набора, не относящаяся к половым хромосомам в данной системе описания вида.

Пример: У типичного человеческого кариотипа 22 пары аутосом и одна пара половых хромосом.

Половая хромосома

Хромосома, участвующая в хромосомной системе определения пола и несущая также другие гены.

Пример: X и Y у большинства млекопитающих различаются по набору участков и генов.

Система XX/XY

Хромосомная система, в которой в типичной схеме один пол имеет XX, другой XY; конкретное развитие зависит также от работы генов и регуляторных процессов.

Пример: У большинства людей кариотип XX или XY связан с типичными путями полового развития, но биологические вариации существуют.

Система ZZ/ZW

Хромосомная система некоторых животных, включая птиц, в которой в типичной схеме один пол ZZ, другой ZW.

Пример: У птиц обычно самец ZZ, самка ZW, то есть гетерогаметность противоположна типичному XX/XY случаю млекопитающих.

Гомогаметный пол

Пол, особи которого в рассматриваемой хромосомной системе образуют по данной паре один основной тип половой хромосомы в гаметах.

Пример: В типичной системе XX/XY носитель XX даёт X-содержащие яйцеклетки.

Гетерогаметный пол

Пол, особи которого могут образовать по данной паре два разных типа гамет с разными половыми хромосомами.

Пример: В типичной системе ZZ/ZW птиц самка даёт яйцеклетки с Z или W.

Гемизиготность

Наличие только одной копии определённого участка или локуса вместо пары в рассматриваемом генотипе.

Пример: Для многих X-локусов, отсутствующих на Y, типичная XY-клетка имеет один X-аллель.

X-сцепленный локус

Исследуемый локус X-хромосомы; для правильной модели нужно уточнить, есть ли соответствующий участок на Y.

Пример: Ряд вариантов окраски глаз дрозофилы изучался как X-сцепленный признак.

Реципрокное скрещивание

Пара опытов, в которых направление передачи изучаемых вариантов через родительские формы меняют местами.

Пример: Сравнение матери с вариантом Xᵃ и отца с ним может дать разные распределения у потомков.

Псевдоаутосомный участок

Часть X и Y у некоторых млекопитающих, сохраняющая сходство и способная спариваться и обмениваться участками при мейозе.

Пример: У типичного человека X и Y не являются полностью гомологичными, но имеют области, помогающие их сопряжению.

Средовое определение пола

Система, в которой условие развития, а не только заданная пара половых хромосом, участвует в формировании пола у данного вида.

Пример: У части рептилий температура инкубации яйца влияет на путь полового развития; правило зависит от вида.

Пример по шагам

В условной модели мать XᴬXᵃ, отец XᴬY, вариант a проявляется в XY-гемизиготе. Какова вероятность XᵃY среди всех потомков при равновероятных гаметах?

  1. Мать даёт Xᴬ или Xᵃ с вероятностью 1/2 каждого типа.
  2. Отец даёт Xᴬ или Y с вероятностью 1/2 каждого типа.
  3. Совместный исход Xᵃ от матери и Y от отца имеет вероятность 1/2 × 1/2 = 1/4.

Вывод: Ожидается 1/4 всех потомков или 1/2 условных XY-потомков в заданной модели; реальные небольшие семьи не обязаны повторять долю.

Практическая работа

Две системы на бумажных хромосомах

  1. Карточками X, Y, Z и W разложите типы гамет для типичных систем человека и птицы, не смешивая обозначения между видами.
  2. На условной таблице дрозофилы сравните два реципрокных скрещивания для X-сцепленного варианта.
  3. Напишите, какие сведения о реальном человеке такая схема не устанавливает.

Что можно заключить: Половая хромосомная система и наследование конкретного локуса описываются для вида и условий, не как универсальная формула всех организмов.

Безопасность: Только модельные данные; не запрашивайте личные кариотипы, семейную историю болезней или сведения о половой идентичности учащихся.

Попробуйте сами

Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.

Открываем задания…

Сверка содержания

Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.