性别决定ppt课件

第第5 5章章 性别决定与性连锁性别决定与性连锁 Section 4 Sex Detemination & Section 4 Sex Detemination & Sex LinkageSex Linkage 第一节 性别决定 第二节 影响性别分化的因素 第三节 人类性别异常 第四节 性连锁 第五节 染色体学说的直接证据 1 第一节第一节 性别决定性别决定 一、性染色体决定型 二、基因决定型 三、单倍体决定型 四、环境决定型 2 一、性染色体决定型一、性染色体决定型 (性染色体的发现) 1. XY型性别决定 2. ZW型性别决定 3 性染色体的发现性染色体的发现 l1891年，德Henking在昆虫中发现“X体” l1902年，Mclung发现雌雄蚱蜢体细胞染 色体数目不同 l1906年，Wilson研究蛛蝽属昆虫发现性 染色体 4 l性染色体(sex chromosome) 成对染色体中直接与性别决定有关的一个或一 对染色体。 成对性染色体往往是异型的：形态、结构、大 小、功能上都有所不同。 l常染色体(autosome, A) 除性染色体外，精卵中都携带的并能相互配对 的染色体。 同源染色体是同型的。 l例：果蝇(Drosophila melangaster, 2n=8)染色体组成与性染 色体。 5 果蝇的常染色体和性染色体果蝇的常染色体和性染色体 6 1. XY1. XY型型性别决定性别决定 XO型： l与XY型相似，但只有 一条性染色体X； l雄性个体只有一条X染 色体(XO，不成对) l雌性个体性染色体为 XX。 l如：蝗虫、蟋蟀等直翅 目昆虫 。 雄杂合型(XY型)： l两种性染色体分别为X、 Y； l雄性个体的性染色体组成 为XY(异配性别) l雌性个体则为XX(同配性 别) l性比一般是1:1。 l所有哺乳动物和双翅目昆 虫、某些两栖类和鱼类 7 X XY Y型型 XXXY XX Y XXXY 配子 后代 亲本 8 X XOO型型 XXX XX O XXX 配子 后代 亲本 9 果蝇的性别决定果蝇的性别决定 性指数(sex index)：性染色体（X）与常染色 体组数（A）的比值。 雌雄基因平衡理论：X染色体上携带决定雌性 的基因，常染色体上携带决定雄性的基因， Y染色体上含有决定育性的基因，很少或不 含影响性别的基因，个体的性别决定于雌雄 基因的平衡。 10 果蝇的性别决定果蝇的性别决定 性指数 X/A0.5， 超雄 X/A=0.5， 雄性 0.5 X/A1， 中间性 X/A=1， 雌性 X/A1， 超雌 X+Xw/XwO雌雄嵌合体果蝇的表现型 11 X+Xw/XwO果蝇 12 2. ZW2. ZW型性别决定型性别决定 2.雌杂合型(ZW型)： 两种性染色体分别为Z、W染色体； 雌性个体性染色体组成为ZW(异配性 别)， 雄性个体则为ZZ(同配性别)， 性比一般是1:1。 所有鸟类、鳞翅目昆虫、某些爬行 类和两栖类 13 ZWZW型型 ZWZZ ZZ W ZZ ZW 配子 后代 亲本 14 二二、基因决定型、基因决定型 1.单基因决定型（石刁柏） A_为雄性，aa为雌性； 2.双基因决定型（玉米） 3.复等位基因决定型（喷瓜） 15 双基因决定型（玉米）双基因决定型（玉米） l决定雌、雄各有一对等位基因。 Ba控制雌花序，只有BaBa，Baba时，在雌穗位 置才能形成正常的雌花序。当baba时，则没有雌 花序。 Ts控制雄花序，TsTs和Tsts时，才形成正常雄花 序，tsts时，则雄花序变成了雌花序（在雄穗上结 玉米粒）。 l Ba与Ts为非同源染色体上的非等位基因。 16 雌雄同株 雄株 雌株 雌株 BaBaTsTs babaTsTs BaBatsts babatsts BabaTsTs babaTsts Babatsts BaBaTsts BabaTsts 17 3.3.复等位基因决定型复等位基因决定型 葫芦科（喷瓜） aD决定雄性，a+决定雌雄同体，ad决定 雌性，且aD对a+显性， a+对ad显性。 基因型 性别 aD a+ ， aD ad 雄性 a+ a+ ， a+ ad 雌雄同体 ad ad 雌性 18 雄性 19 雌雄同体 20 雌性 21 三三、单倍体决定型、单倍体决定型 l蜜蜂、蚂蚁等膜翅目昆虫：性别取决于 染色体组的倍数性，并受到环境影响。 l雄蜂为单倍体(n=16 )，孤雌生殖产生； l雌蜂(蜂王)为二倍体，受精卵发育而来， 并在幼虫期得到足够的蜂王浆(5天)；如 果幼虫期仅得到2-3天蜂王浆则发育为工 蜂。 22 亲本 2n=32 n=16 n=16 配子 后代 未受精 n=16 受精 n=162n=32 ？ 23 四四、环境决定型环境决定型 l海生动物后螠。雌虫6cm左右，雄性构造简单， 为雌体的1/500，生活在雌体的子宫中。 l受精卵孵化成幼虫时，无雌雄之分。 如果落在海底就发育成雌虫； 如果幼虫落在雌虫口吻上，它就发育成为一个雄虫； 幼虫已经落在雌虫的口吻上，把它取下让它在离开雌虫 的情况下继续发育，它就发育成为中间类型，且偏雌雄 的程度与它在吻上发育的时间长短有关。 24 后后螠螠 25 第二节第二节 影响性别分化的因素影响性别分化的因素 性别决定：在遗传学上把遗传因素使受 精卵向雌性或雄性发育的规定性叫性 别决定。 性别分化：受精卵在性别决定的基础上 进行雌雄性发育的过程叫性别分化。 26 第二节第二节 影响性别分化的因素影响性别分化的因素 一、营养条件 蜂王()与工蜂形成的差异； 二、温度： 有些蛙类性别决定是XY型：蝌蚪在20以下环境发育时 性别由其性染色体决定；但在30条件下XX和XY个体 均会发育成雄性个体。 扬子鳄和密西西比鳄卵 30为雌性，34为雄性 。 乌龟卵 2327为雄性，3233为雌性。 大麻：雌雄异株。夏季播种，雌雄发育正常；秋季播种 ，5090%雌株转化为雄株。 黄瓜：雌雄同株异花。丰富氮肥，短日照和夜晚低温有 利于形成较多的雌花。 27 第二节第二节 影响性别分化的因素影响性别分化的因素 三、 激素的影响：象雄牛的雌牛 双胎牛中如果是一雄一雌，由于雄性的睾丸先分化，睾 丸产生的雄性激素通过绒毛膜血管流向雌性胚牛，使雌 性胚牛的外生殖器表现为雄性，但无睾丸，呈间性。 四、 性反转现象 羊头原鲷：幼小时鱼体粉红色为雄性；发育长大后变成 黑色为雌性 黄鳝：2龄前皆为雌性，3龄转变为雌雄间体卵巢逐渐退 化，6龄全部反转为雄性 珊瑚礁鱼Labroides dimidiatus：群体一雄若干雌，雄性 死后，最强壮的雌性排斥其它雄性接近其群体，如成功 ，便开始引诱其它雌性，具有雄性行为，两周后可产生 可育精子 母鸡打鸣 人类性反转：多米尼加家族性的5a还原酶缺乏综合症 28 哺乳动物性别分化的调控哺乳动物性别分化的调控 l50年代确立了哺乳动物性别决定的两条规则： 第一，性腺分化成睾丸或卵巢决定了性别分化的其他方面 ； 1940年，Jost及其同事摘除兔胚的生殖嵴试验，推测睾 丸分泌了某些物质使胚胎产生雄性特征，证明了是睾酮 （testosterone）在起作用。还正确地预言了抗缪勒管激 素（anti-Mullerian hormone，AMH，又名Mullerian inhibiting substance，MIS）也起作用。 第二，Y染色体携带有决定雄性的遗传信息. 发现了仅有一条X染色体而没有Y染色体的女性和有多 条X但只有一条Y染色体的男性。 综合这两条规则，人们得出一个概念：Y染色体 上的一个或几个基因为睾丸形成所必需。这一假想 的基因在人类命名为睾丸决定因子（testis determining factor，TDF），在小鼠命名为Y染色 体睾丸决定基因（testis determining Y gene， Tdy）。TDF/Tdy位于Y染色体上。 29 哺乳动物性别分化的调控哺乳动物性别分化的调控 l1990年，Sinclair.AH等克隆到人Y染色体性别别决 定区基因（sex-determining region Y gene， SRY）和小鼠的相应应基因Sry。1991年转转基因小 鼠实验证实实验证实 Sry就是小鼠的Tdy。 l人SRY位于Yp11.3，只含有一个外显显子，没有内 含子，转录单转录单 位长约长约 1.1kb，编码编码 一个204氨基 酸的蛋白质质。 l1999年，美国哈佛大学的一个研究小组发现组发现 ， 还还有另一个基因决定着人和哺乳动动物的性别别， 即所谓谓的“女性基因”。这这一称为为Wnt4的基因 也存在于Y染色体中，小鼠实验证实验证 明，如果该该基 因被激活和履行它的职责职责 ，所有胚胎都会发发育 成雌性，所以认为该认为该 基因是“女性基因”。 l此外鉴鉴定了一些被认为认为 与性别别决定有关的基因 ，但层层次调调控体系仍未建立。 30 人的性别分化过程人的性别分化过程 l早期胚胎均有两套生殖管道。 中肾管(又称Wolff管)以后分化为雄性输精管、 附睾管和射精管 中肾旁管(又称副中肾管，Muller 管)以后发育 为子宫和阴道。 l第6周 具Y染色体的胎儿，原始生殖细胞分化为精原 细胞，相邻生殖嵴细胞分化为支持细胞、间质细 胞（形成睾丸原基），支持细胞产生抗中肾旁管 激素，抑制中肾旁管发育。睾丸间质细胞分泌雄 性激素促进中肾管的发育。 l不具Y染色体的胎儿，第6周性腺不发育，第7周 后自动发育成卵巢。 31 第二节第二节 人类性别异常人类性别异常 l唐纳氏(Turners)综合征：(2n=45， XO) 性别为女性，身材矮小(120-140cm)，蹼颈、肘外翻 和幼稚型生殖器官；部分表现为智力低下；卵巢发 育不全、原发性闭经，无生育能力。 l克氏(Klinefelters)综合征：(2n=47 ，XXY等) 性别为男性，身材高大，四肢细长，乳胸发育，须 毛、体毛少。第二性征类似女性，一般智力低下， 睾丸发育不全、无生育能力。 32 第二节第二节 人类性别异常人类性别异常 lXXX综合征：(2n=47， XXX等) 性别为女性，大多数外表正常，但常见智力低下甚 至精神异常。乳腺发育不全，卵巢功能异常，有的 有生育能力。 XYY综合征：(2n=47， XYY等) 性别为男性，智力稍差(也有智力高于一般人的)、 性格暴烈 、进攻性强，有的有生育能力。 33 第二节第二节 人类性别异常人类性别异常 l真两性畸形 46,XX/47,XXY；46,XY/45,XO；47,XYY/45,XO 46,XY/46,XX l假两性畸形 睾丸女性化综合征(46,XY):睾酮受体缺陷 X染色体上Tfm基因，决定睾酮受体的发生。患者基 因型为tfm,体内有睾丸，也分泌雄性激素，但细胞无 睾酮受体，使靶细胞不能产生效应，末梢组织中芳香 化酶可以转化睾酮和肾上腺产生的雌激素前体为雌激 素而有较好的女性征发育。 SRY基因易位到X染色体上(46,XX) 34 第三节第三节 性连锁性连锁(sex linkage)(sex linkage) l性连锁： 也称为伴性遗传(sex-linked inheritance)，指位 于性染色体上的基因所控制的某些性状总是伴 随性别而遗传的现象；特指X或Z染色体上基 因的遗传。 l1910年摩尔根等在研究果蝇性状遗传时最先发 现性连锁现象，研究结果同时还最终证明了基 因位于染色体上。 果蝇的眼色不仅受pr+/pr基因控制(红眼对紫眼显性 )； 还受另一对基因W/w控制(红眼对白眼为显性)。 35 一、果蝇眼色基因一、果蝇眼色基因W/wW/w的遗传的遗传 l果蝇眼色：红眼(W)对白眼(w)为显性； P：红眼()白眼() F1：红眼()红眼() F2：1/2 红眼 :1/4红眼 : 1/4 白眼 解释：眼色基因(W, w)位于X染色体上，而Y染色 体上没有决定眼色的基因，XwY的表现型为白 眼。 36 果蝇眼色性连锁遗传的解释果蝇眼色性连锁遗传的解释 37 果蝇眼色的测交试验果蝇眼色的测交试验 l为了证明F1中雌果蝇从 父本得到的是带w基因 的X染色体(Xw)；摩尔 根等进行了下述测交试 验： 以F1中的雌性果蝇为母本 ； 表型为白眼的雄果蝇为父 本。 l测交结果(Ft表现)： F1 测交亲本 红眼()白眼() (XWXw) (XwY) Ft 红眼()(XWXw) 红眼()(XWY) 白眼()(XwXw) 白眼()(XwY) 38 二、人类的伴性遗传二、人类的伴性遗传 1. 人类X染色体性连锁遗传 X显性遗传 X隐性遗传 2. 人类Y染色体性连锁遗传 39 X X显性遗传显性遗传 抗维生素D佝偻病系谱 40 X X显性遗传特点显性遗传特点 患者的双亲之一必患病； 男性患者的后代中女儿都是患者，儿子全部正常；女 性患者的后代中，男女患病的机会相等； 呈连续遗传，每代都有患者； 在人群中，女性患者多于男性，约2倍，但女性患者 多数病情较轻，男性患者病情较重； 患者的正常后代的后代全部正常。 如抗维生素D佝偻病 、遗传性肾炎、Xg血型、脂肪瘤等 症 41 抗维生素抗维生素D D佝偻病佝偻病 （vitamin D-resi-stant Ricketsvitamin D-resi-stant Rickets） l又称家族性低磷血症。 l患者肾小管机能异常，对磷重吸收障碍 ，小肠对磷、钙吸收不良，导致尿磷增 加，血磷下降，影响钙化。 l患者常常表现为X型（或0型）腿，行走 困难；骨骼发育畸形；多发性骨折；生 长缓慢等症状。 42 遗传性肾炎遗传性肾炎 l又称眼-耳-肾综合征和AIPort综合征，本病 以血尿、慢性进行性肾功能衰竭为特征， 部分病人合并感觉神经性耳聋及眼疾。 l多数病例在10岁以内起病，6岁以内起病者 占70。 43 临床表现临床表现 l持续性或再发性血尿，常于5岁之前出现，血 尿前常有感冒；蛋白尿可在病程中出现，随 年龄增长而加重，约40出现肾病综合征。 尿毒症的发生率为20，绝大部分为男性病 人，多发生在1530岁；女性患者尿毒症的 发生率较低，多在50岁以后出现。 l伴神经性耳聋者占2375，男性多见， 为高频性双侧对称性耳聋。 l眼部疾患包括近视、斜视、白内障及眼底病 变等，发生率为1540。 44 X X隐性遗传隐性遗传 红绿色盲系谱 45 X隐性遗传特点 男性患者一般父亲正常，母亲是携带者； 男性患者的儿子正常，女儿全是携带者； 患者多为男性； 呈不连续遗传（隔代遗传）； 呈交叉遗传（绞花遗传）：父传女，女传子（ 外祖父的性状在外孙身上表现）。 如红绿色盲、血友病、杜兴氏假肥大型肌营养不 良症（DMD）等 46 血友病（血友病（hemophiliahemophilia） l缺乏第因子,称为A型血友病。血友病80%属 于这一种；其次常见的是缺乏第因子,称为B 型血友病,占血友病的11-15%。 l病儿不会自然出血，血管因受到外来打击而受 伤时，即便伤口很小也容易出血不止。 如受碰 撞,可引起膝、肘、踝等关节内部出血、红肿及 疼痛。反复发生时，膝关节会活动困难。颅内 出血会导致死亡。 47 血友病血友病 48 血友病血友病 49 假肥大型肌营养不良症假肥大型肌营养不良症 （progressive muscular dystorphyprogressive muscular dystorphy） l分为“Duchemme型”（ Duchemmes muscular dystrophy，DMD，杜兴氏症）和“Becker型”（ BMD） lDMD我国发生率1/3500，致病基因DMD已定位于 Xp21.2-21.3； lBMD不详，发病率可能近1/30000 50 lDMD于学龄前发病（多56岁），患儿由于肌 肉萎缩、无力而导致行走困难，走路呈鸭行步 态，腰椎前凸，从卧位站立过程中出现高尔斯 氏征。多数伴肌肉假性肥大（并非肌肉发达而 是有脂肪组织浸润），尤以腓肠肌突出，亦可 见翼状肩胛。患儿一般12岁前下肢瘫痪，心肌 受损，20岁左右因心肌功能和呼吸能力丧失而 死亡。 lBMD发病较晚，可在20岁时发病，临床表现与 DMD相似，但病程缓慢，心肌很少受损，一 般可以生育并活到高龄 51 52 DMDDMD患儿从卧位到患儿从卧位到 站位站位的的GowerGower征征 53 2. 2. 人类人类Y Y染色体性连锁遗传染色体性连锁遗传 54 2. 2. 人类人类Y Y染色体性连锁遗传染色体性连锁遗传 位于Y染色体上的基因无显隐性之分，仅在 男性表现。目前已知的位于Y染色体上的结构 基因不多，有外耳道多毛症基因、SRY、箭猪 病和蹼指等基因。 55 人类人类Y Y染色体性连锁遗传染色体性连锁遗传 56 三、三、 Z Z连锁（鸟类连锁（鸟类) ) 芦花鸡：芦花是位于Z上显性基因控制的(子代绒 羽有黄色头斑)。 芦花雌鸡ZBW 非芦花雄鸡ZbZb 芦花雄鸡ZBZb 非芦花雌鸡ZbW 油蚕的连锁也属此类。 57 四、限性遗传四、限性遗传 l限性遗传(sex-limited inheritance)：只能在 某一性别表现的性状叫限性性状，限性性状的遗 传方式叫限性遗传。 仅能在雌性个体表现的性状叫限雌性状，这种遗传方 式叫限雌遗传。 仅能在雄性个体表现的性状叫限雄性状，这种遗传方 式叫限雄遗传。 l 限性遗传的基因不是伴性遗传，也可位于常染 色体上。 如限雄遗传外耳道多毛症 子宫阴道积水症（位于常染色体上的基因控制）限雌 遗传。 58 五、从性遗传五、从性遗传 l从性遗传(sex-controlled inheritance)：位于常染色体上基因 控制的性状在传递的过程中与性别 相关的现象。 l从性遗传的实质是常染色体上基因 所控制的性状受到性染色体遗传背 景和生理环境(内分泌等因素)的影 响。 l例：绵羊角的遗传。 59 绵羊角的从性遗传绵羊角的从性遗传 lH/h基因位于常染色体上。 l人的秃顶性状和短食指也表现为类似的 遗传现象 60 第五节第五节 染色体学说的直接证据染色体学说的直接证据 一、X染色体不分离现象(1916年Bridges.C) P： 白眼() 红眼() XwXw X+Y F1：红眼 白眼 红眼不育 白眼 红眼 红眼 白眼 红眼可育 白眼 初级例外1/2000 次级例外 4/100 ？ 61 初级例外的解释初级例外的解释 解释：亲本雌蝇减数分裂时存在X染色体不分离现 象，形成异常的两种配子：一种具有两条Xw 染 色体，一种不具有X染色体。 亲本雄蝇都能正 常减数分裂。 Xw XwXw O X+ Y X+Xw XwY X+XwXw XwXwY X+O YO 62 次级例外的解释次级例外的解释 50%X+ 50%Y XX 配对 84% XY 配对 16% 42%Xw 42%XwY 4%Xw 4%XwY 21%X+Xw 21%XwY 21%X+XwY 21%XwYY 2%X+Xw 2%XwY 2%X+XwY 2%XwYY 2%X+XwXw 2%XwXwY 2%X+Y 2%YY 4%XwXw 4%Y 正 常 后 代 63 X X染色体不分离现象的验证染色体不分离现象的验证 l初级后代的细胞学研究表明雌性为XXY，雄性 为XO，证实了Bridges的推论； l次级例外的细胞学研究雌性为XXY，雄性为 XY，和推理相符； l例外白眼雌蝇的红眼女儿中一半为XXY，一半 为XX； l例外白眼雌蝇的白眼儿子中也将产生例外的后 代，这些白眼儿子都是XYY，这也得到了证实 。 64 二、果蝇并连二、果蝇并连X X染色体现象染色体现象 l1922年Lilian V Morgan P： 黄身() 灰身() 黄身() 灰身() XyXyYX+Y 65 解释解释 XyXy Y X+ Y X+XyXy XyXyY X+Y YY 66 X X染色质体和染色质体和Y Y染色质体染色质体 一、X染色质体 二、Y染色质体 67 一、一、X X染色质体染色质体 1.发现：1949年，加拿大Barr等人在雌猫的神 经元细胞核中首次发现一种染色较深的浓缩 小体，而在雄猫则没有这种结构。 进一步研究发现，除猫外，其他雌性哺 乳动物（包括人类）也同样有这种显示性别 差异的结构。而且不仅是神经元细胞，在其 他细胞的间期核中也可以见到这一结构。称 之为巴氏小体(Barr body)，也称为X染色质 体。 68 人口腔粘膜上皮细胞巴氏小体 69 一、一、X X染色质体染色质体 2. 数目：巴氏小体=X染色体的数目-1 3.剂量补偿：由于雌性细胞中的两个X染色体中 的一个发生异固缩（也称为Lyon化现象），失 去活性，这样保证了雌雄两性细胞中都只有一 条X染色体保持转录活性，使两性X连锁基因产 物的量保持在相同水平上。这种效应称为X染 色体的剂量补偿。 70 一、一、X X染色质体染色质体 4.莱昂假说 1961年，Mary Lyon 提出了X染色体失活的假说 ，即Lyon假说。 雌性哺乳动物体细胞内仅有一条X染色体是有活 性的。另一