Mecanismo de Determinação do Sexo sob Controle Genético

Mecanismo de Determinação do Sexo sob Controle Genético!

A determinação do sexo na maioria das plantas e animais está relacionada ao estudo dos fatores responsáveis ​​por formar um indivíduo masculino, feminino ou hermafrodita. No passado, os mecanismos de determinação do sexo eram explicados puramente com base nos cromossomos sexuais, cuja constituição geralmente diferia no indivíduo masculino e feminino.

Nos últimos anos, no entanto, uma distinção foi feita em primeiro lugar, entre a determinação do sexo e diferenciação sexual e em segundo lugar entre os papéis desempenhados pela constituição cromossômica e genes específicos (localizados em cromossomos sexuais e autossomos) na obtenção de dimorfismo sexual.

Tem sido demonstrado que a determinação do sexo é um mero sinal que inicia os padrões de desenvolvimento masculino ou feminino, e que a diferenciação sexual envolve o caminho real dos eventos que conduzem ao desenvolvimento não só dos órgãos masculinos e femininos, mas também dos caracteres sexuais secundários.

A. Mecanismos de Determinação do Sexo Controlados Geneticamente:

Os mecanismos de determinação sexual sob controle genético são essencialmente similares em plantas e animais; os vários mecanismos podem ser classificados nas seguintes categorias:

1. Mecanismo cromossômico sexual ou heterogamese

2. mecanismo de equilíbrio Genie

3. Houploidia masculina ou mecanismos de hoplodiploidia

4. Efeitos do gene único.

Mecanismo Cromossômico Sexual (Heterogamesis):

Em uma grande maioria de animais, indivíduos masculinos e femininos diferem ordinariamente um do outro em relação ao número ou à morfologia dos homólogos de um par de cromossomos, este par é referido como cromossomo sexual ou alossomo.

Por outro lado, os cromossomos cujo número e morfologia não diferem entre machos e fêmeas de uma espécie são chamados de autossomos. Os cromossomos sexuais são responsáveis ​​pela determinação do sexo, enquanto os autossomos não têm relação com o sexo e contêm os genes que determinam os caracteres somáticos dos indivíduos.

Existem dois tipos de cromossomos sexuais: X e Y. O cromossomo X é encontrado tanto em machos como em fêmeas, embora um sexo tenha apenas um, enquanto o outro sexo tem dois cromossomos X. Em contraste, o cromossomo Y geralmente ocorre apenas em um dos dois sexos de uma espécie, por exemplo, camundongos machos, Drospohila, humanos, etc., e aves fêmeas, répteis, etc.

Os cromossomos X possuem grande quantidade de eucromatina e pequena quantidade de heterocromatina. A eucromatina tem grande quantidade de materiais de DNA, portanto, muita informação genética. O cromossomo Y contém pequenas quantidades de eucromatina e grande quantidade de heterocromaitina, tendo assim pouca informação genética.

Tipos de Mecanismo Cromossômico Sexual de Determinação Sexual:

Em organismos diploides dióicos, foram reconhecidos dois sistemas de determinação cromossômica sexual do sexo;

a) Machos heterogaméticos

b) Fêmeas heterogâmicas

Machos heterogaméticos:

Nesse tipo de determinação cromossômica sexual do sexo, o sexo feminino possui dois cromossomos X, enquanto o sexo masculino possui apenas um cromossomo X. Porque, o macho não tem um cromossomo X, portanto, durante a gametogênese, ele produz dois tipos de gametas, 50% dos gametas carregam os cromossomos X, enquanto o restante não possui cromossomos X.

Tal como o sexo que produz dois tipos diferentes de gametas em termos de cromossomos sexuais é chamado de sexo heterogâmico. O sexo feminino é, portanto, chamado de sexo homogamético. Os machos heterogamicos podem ser dos dois tipos seguintes.

(i) tipos XX-XO:

Em insetos especialmente aqueles das ordens Hemiptera (verdadeiros insetos) e Orthoptera (gafanhotos e baratas) e certas plantas (por exemplo, Vallisneria spiralis, Dioscorea sinuata etc.), a fêmea tem dois cromossomos X (daí, referido como XX) e são Assim, homogamético, enquanto o macho tem apenas um cromossomo X (daqui em diante referido como XO).

A presença de um cromossomo X não pareado determina o sexo masculino. O macho que falta em um cromossomo X produz dois tipos de espermatozóides: metade dos espermatozóides tem um cromossomo X; enquanto a outra metade não tem nenhuma. A união de um espermatozóide com um cromossomo X com um óvulo produz um zigoto com dois cromossomos X (XX); tais zigotos se desenvolvem em indivíduos femininos. Mas quando um espermatozóide sem um cromossomo X fertiliza um óvulo, um zigoto XO é obtido e se desenvolve em machos. Assim, metade da progênie de cada acasalamento é fêmea, enquanto as outras metades são machos.

(ii) tipo XX-XY:

Em humanos, camundongos, a maioria dos outros mamíferos, Hemiptera, Coleoptera, Diptera (por exemplo, Drosophila, mosca doméstica etc.) alguns peixes, alguns anfíbios e em certas plantas angiospérmicas como Coccinia indica, Melandrium album, a fêmea possui dois cromossomos X homomórficos. suas células do corpo ((portanto, referidas como XX) e sendo homogaméticas, produzem um tipo de ovo, cada um com um cromossomo X.

Os machos desses organismos possuem um cromossomo X e um cromossomo Y (XY). Os machos que possuem dois cromossomos sexuais heteromórficos produzem dois tipos de espermatozóides: metade com o cromossomo X e metade com o cromossomo Y.

A fertilização de um óvulo por um espermatozóide com um cromossomo X produz um zigoto XX, que se desenvolve em uma fêmea. Mas os zigotos produzidos pela união de um óvulo com um espermatozoide com um cromossomo Y produzem um zigoto XY que produz machos.

Fêmeas heterogâmicas:

Neste tipo de determinação cromossômica sexual do sexo, o sexo masculino possui dois cromossomos X homomórficos, portanto, é homogamético e produz um tipo único de gametas, cada um portador de um único cromossomo X.

O sexo feminino consiste em um único cromossomo X ou um cromossomo X e um cromossomo Y. O sexo feminino é, portanto, heterogamético e produz dois tipos de ovos, metade com um cromossomo X e metade sem um cromossomo X (com ou sem um cromossomo Y).

As fêmeas heterogaméticas podem ser dos seguintes tipos:

(i) sistema XO-XX (XO fêmea, XX macho):

Este sistema de determinação do sexo é conhecido em algumas espécies de insetos, por exemplo, Fumea. Em tais espécies, as fêmeas são heterogâmicas (produzindo dois tipos de ovos, metade com um cromossomo X e metade sem qualquer cromossomo X) e os machos são o sexo heterogâmico (produzindo um tipo único de espermatozóides, cada um carregando um único cromossomo X.

A união de um espermatozóide com cromossomo X contendo óvulo oroduz o zigoto XX, que se desenvolve em machos. Mas a fertilização de um óvulo desprovido de um cromossomo X com um espermatozóide dá origem a um zigoto XO que se desenvolve em fêmeas.

(ii) sistema XY-XX (XY female, XX male):

Este sistema de determinação sexual opera em pássaros, répteis, alguns insetos, por exemplo, bicho-da-seda, etc. Aqui as fêmeas têm constituição cromossômica XY, portanto, é o sexo heterogâmico como metade dos ovos têm X, enquanto o resto tem um cromossomo Y.

O macho dessas espécies possui dois cromossomos X (XX); Como resultado, o sexo masculino é o homogamético, pois todos os espermatozóides produzidos pelos machos têm um cromossomo X. A fertilização de um óvulo contendo X com um espermatozóide origina um zigoto XX, que se desenvolve em um macho. Um zigoto XY é produzido quando um óvulo contendo Y é fertilizado por um espermatozóide, como um zigoto se desenvolve em uma fêmea.

II. Determinação do sexo por Genie Balance:

Em Drosophila, camundongos, homem, etc., a presença do cromossomo XX e XY é comumente associada à feminilidade e à masculinidade, respectivamente. Quando uma afirmação geral é feita sobre tais situações, parece que os próprios cromossomos específicos (X e Y) determinam o sexo dos zigotos.

No entanto, estudos sobre a ação dos genes nos levam a esperar que alguns genes específicos localizados nesses cromossomos sejam envolvidos na determinação do sexo. Uma conclusão para esse efeito foi alcançada por Bridges (1921), que finalmente propôs sua bem reconhecida teoria do equilíbrio gênico da determinação do sexo em Drosophila.

Em 1916, Bridges descobriu XXY fêmeas e machos XO em Drosophila enquanto estudavam a herança do gene do olho vermelhão localizado no cromossomo X. Isso mostrou claramente que as constituições dos cromossomos XX e XY não eram essenciais para a feminilidade e a masculinidade, respectivamente, e que o cromossomo Y não desempenhava um papel na determinação do sexo.

Um pouco mais tarde, Bridges obteve fêmeas triplóides; essas fêmeas, quando acasaladas com machos diploides normais, produziam várias situações aneuplóides. Ao correlacionar o sexo de um indivíduo com sua constituição cromossômica, Bridges desenvolveu a teoria do equilíbrio gênio da determinação do sexo. Esta teoria explica completamente o mecanismo de determinação do sexo em Drosophila, e muito provavelmente é aplicável às aves também.

A teoria do equilíbrio gênico afirma que o sexo de um indivíduo é determinado pelo equilíbrio entre os genes da masculinidade e os da feminilidade presentes no indivíduo. Em Drosophila, genes para masculinidade estão presentes em autossomos, enquanto aqueles para feminilidade estão localizados no cromossomo X.

Os genes para feminilidade presentes em um único cromossomo X são mais fortes do que aqueles para a masculinidade presente em um conjunto de autossomos, ou seja, o conjunto haplóide de autossomos. A força dos genes para masculinidade e feminilidade é tão equilibrada que, quando o número de cromossomos X e de autossômicos se iguala em um indivíduo, ele se desenvolve em fêmea.

Um indivíduo se desenvolve em um macho apenas quando o número de seus cromossomos X é exatamente metade do número de seus conjuntos autossômicos. Em essência, o sexo de um indivíduo é determinado pela razão do número de seus cromossomos X e de seus conjuntos autossômicos, essa razão é denominada como índice de sexo e é expressa da seguinte forma:

Índice de sexo = Número de cromossomos X (X) / Número de conjuntos autossômicos (A) = X / A

Como mostrado na tabela 5.2, quando a relação X / A é 1.0, o indivíduo será do sexo feminino e se for 0.50; seria macho. Quando esse equilíbrio é perturbado, o sexo dos indivíduos se desvia do macho não-mal ou da fêmea normal. Por exemplo, quando a relação X / A fica entre 1, 0 e 0, 50, seria intersexo; quando está abaixo de 0, 50, seria supermale e quando acima de 1, 0 seria super femea.

Gynandromorphs:

Conceitos de determinação do sexo como desenvolvidos para Drosophila são verificados pela ocorrência ocasional de ginandromorfos, que são indivíduos em que parte do corpo expressa caracteres masculinos, enquanto outras partes expressam caracteres femininos.

O fenótipo masculino nos ginandromorfos, em um extremo, pode se estender a cerca de metade do corpo. Em algumas moscas; as partes masculina e feminina percorrem longitudinalmente, enquanto em algumas outras elas correm transversalmente. Os ginandromorfos são sempre mosaicos para o cromossoma X; as partes com fenótipo masculino são sempre XO, enquanto aquelas com o fenótipo feminino são XX.

Tem sido sugerido que os ginandromorfos surgem a partir dos XX zigotos. Durante o desenvolvimento embrionário em uma ou mais células, um dos dois cromossomos não passa para nenhum pólo na anáfase e, como resultado, é perdido. Consequentemente, uma ou mais células filhas possuindo um único cromossoma X são produzidas; essas células se dividem e dão origem às partes masculinas dos ginandromorfos.

Se a distribuição irregular do cromossomo X ocorresse na primeira divisão mitótica do zigoto, o fenótipo masculino se estenderia a exatamente metade do corpo do ginandromorfo. A extensão da parte masculina em um gandandromorfo, por isso, depende do estágio do desenvolvimento embrionário quando a distribuição irregular do cromossomo X ocorre; quanto mais cedo a ocorrência, maior o tamanho da porção masculina.

Determinação do sexo em genes ligados ao Y:

Nos mamíferos, o axolote (um anfíbio) e algumas plantas, por exemplo, melandrium, o cromossomo Y é essencial para o desenvolvimento da masculinidade. Em humanos, os indivíduos XO, XX, XXX e XXXX desenvolvem o fenótipo feminino. Mas na presença de um único cromossomo Y, esses indivíduos, ou seja, XY, XXY, XXXY e XXXXY, desenvolvem o fenótipo masculino.

Assim, um único cromossomo Y é suficiente para superar os efeitos de quatro cromossomos X e produzir um fenótipo masculino. Mas as fêmeas e machos humanos normais são produzidos apenas pelas constituições dos cromossomos XX e XY, respectivamente.

A condição XO produz a síndrome de Turner (mulher estéril), enquanto a XXY leva ao desenvolvimento da síndrome de Klinefelter (homem estéril). A capacidade de determinação masculina parece estar localizada no braço curto do cromossomo Y humano (Ys); uma deleção de Ys ​​permite o desenvolvimento do fenótipo feminino normal mesmo em indivíduos XY. Em raros casos, XX humanos e XX camundongos exibem um fenótipo masculino.

Na maioria dos mamíferos, a expressão de um antígeno, o antígeno HY, está intimamente correlacionada com o desenvolvimento dos testículos. Mesmo XX machos mostram o antígeno HY, enquanto que as fêmeas XY não possuem este antígeno. Os genes que governam a presença do antígeno HY estão localizados no braço curto do cromossomo Y. No caso do rato, o braço curto do cromossoma Y contém a região da inversão sexual (sxr), que é essencial para o desenvolvimento da masculinidade.

III Mecanismo Haploidy Masculino ou Haplodiploidy:

Hipoidia masculina ou haplodiploidia ou partenogênese arrenotocitária é particularmente comum nos insetos himenópteros, como formigas, abelhas e vespas (por exemplo, Braco herietor). Nestes insetos, desde então, ovos fertilizados desenvolvem-se em fêmeas diploides e não fertilizadas em machos haplóides; assim arrhenotoky é tanto uma forma de reprodução como um meio de determinação sexual.

Durante a espermatogênese, todos os cromossomos dos machos passam regularmente a um único pólo na anáfase - de modo que o pólo oposto não recebe nenhum cromossomo. Assim, todos os espermatozóides são regularmente haplóides. A meiose normal durante a oogênese produz todos os ovos haplóides.

A fertilização dos ovos produz zigotos diploides que se desenvolvem em larvas diploides. Normalmente, essas larvas dão origem a trabalhadores, que são mulheres estéreis. Mas as larvas diploides alimentadas com geléia real (contém mel, pólen e algumas substâncias secretadas pelos trabalhadores) se desenvolvem em fêmeas férteis chamadas rainha. Por outro lado, os ovos não fertilizados desenvolvem-se partenogenicamente para produzir larvas haplóides e, por fim, machos haplóides totalmente férteis chamados drones.

IV. Controle de Gene Único do Sexo:

Em muitos animais, genes autossômicos isolados anulam o efeito dos cromossomos sexuais presentes nos indivíduos. Esses genes são geralmente recessivos, mas em alguns casos podem ser dominantes.

Um exemplo clássico de tal gene é o gene de transferência autossômica recessiva (tra) de Drosophila. Quando esse gene está presente no estado homozigoto (tratra), ele transforma XX zigotos em homens que são estéreis. O gene tra não tem efeito nos machos ou quando está no estado heterozigótico nas fêmeas.

Quando uma fêmea heterozigótica para tra (XX Tra tra) é acasalada com um homozigoto masculino para tra (XY tra), apenas 25% da progênie são fêmeas, enquanto os 75% restantes são machos. Um terço dos machos, no entanto, são indivíduos estéreis XX homozigotos para tra; eles são transformados em masculinidade pelo gene tra.

Um gene similar de feminização testicular recessivo, possivelmente autossômico, induz os humanos XY a desenvolver seios e vagina; tais indivíduos, no entanto, têm testículos degenerados e são estéreis. Este gene não afeta as características dos indivíduos do sexo feminino.