• KrMaa-KOTI 

    KrMaa-SISÄLTÖ 

    LH-kotisivu

    Google-haku
  • Sukupuolikromosomit

     

  • aloitussivu:
  • sivu (4.1.)
  • Sukupuolen määräytymismekanismeja
  • Ihmisen sukupuolen määräytymisestä
  • Ihmisen sukupuolisia poikkeavuuksia
  • Sukupuolikromosomien evoluutiosta
  • Lisää tietoa
  • Sivukartta
  • Sukupuolen määräytymismekanismeja ->

    Eliölajin sukupuolen määräytyminen ja sukupuolinen kehitys on aina tiettyjen säätelevien geenitoimintojen aktiivisuudesta riippuva tapahtuma. Sukupuolta ja sukupuolista kehitystä määräävät geenit voivat sijaita muiden geenien tavoin hajallaan kromosmistossa tai sitten keskitettyinä tiettyyn kromosomiin, sukupuolikromosomiin. Alkeellisimmassa mudossa on kysymys vain tietyn geenin kahden alleelin yhteispelistä tai vaihtoehtoisuudesta. Yleensä sukupuolen määräytymisessä on mukana avaingeeni (ihmisellä Y-kromosomin SRY-geeni), jonka toiminta ratkaisee kehityslinjan, ja säätelee eteenpäin muiden geenien toimintaa sukupuolisen erilaistumisen ohjaamisessa.

    Sukupuoliominaisuuksia määrääviä geenejä kantava kromosomi on sukupuolikromosomi erotukeksi kaikista muista "tavallisista" kromosomeista eli autosomeista. Hyvin usein sukupuolikromosoeja on kahta tyyppiä, jotka erottuvat toisistaan rakenteensa perusteella (X erilainen kuin Y). Sukupuoli, jolla on kaksi samanlaista sukusolua on homogameettinen (nisäkkäiden XX-naaraat, lintujen ZZ koiraat), ja sukupuoli jolla on kaksi erilaista sukupuolikromosomia on heterogameettinen (nisäkkäiden XY-koiraat, lintujen-ZW naaraat). Usein sukupuolikromosomit käyttäytyvät autosomeista poikkeavasti (esim. säädelty heterokromatiini).

    Ohessa eräitä malleja sukupuolen määräytymisen mekanismeista:

    Geenipohjainen (Dictyostelium)

    Dictyostelium-levällä sukupuoli märäytyy geenitasolla. Yksisoluiset ja haploidit kannat kantavat joko + tai - alleelia ja toimivat joko + tai - itiöinä. Itiöiden yhtymisen kautta syntyy +/- yhtymäitiö joka on hyvin kestävä. Meioosin jälkeen syntyy taas haploideja + ja - itiöitä jotka lisääntyvät mitoottisesti. Tämä haploidi muoto on Dictyosteliumin vallitseva olotila.

    Fysiologinen (yksikotiset kasvit, Bonellia, liskoeläimet)

    Yksikotisilla kasveilla on koiraspuolisuutta ja naaaspuolisuutta määräävät geenit samassa solussa. Riippuu solun asemasta kehittyvässä kukassa ja muun soluympäristön säätelystä, kehittyykö sukusolu emin sikiäimessä alkiorakon emosoluksi vaiko heteen ponnen lokerossa siitepölyhiukkasen emosoluksi. Kasvikunnassa kaksineuvoiset kukat ovat hyvin yleisiä.

    Bonellia-merimadolla naaraan ja koiraan genotyyppi on samanlainen, mutta fysiologinen ulkoinen ympäristö ratkaisee sukupuolen kehityksen. Vapaana elävä tsygootti kehittyy isokokoiseksi (suhteellinen asia) naaraaksi. Naaraan sukupuolitiehyeen ja uterukseen joutunut (hakeutunut?) tsygootti kehittyy hyvin pienikokoiseksi ja siittiöitä tuottavaksi koiraaksi, jolta lähes kaikki muut ruumiin osat paitsi siittiörauhanen ovat surkastuneet.

    Liskot ja kilpikonnat- Munien kehityksen aikainen lämpötila ratkaisee, kummaksi sukupuoleksi alkiot kehittyvät. Eri suvuilla ja lajeilla reaktio lämpötilaan poikkeaa toisistaan. Lajilla aaaa alhainen lämpötila tuottaa koiraita, korkea lämpötila tuottaa naaraita. Lajilla bbbb alhainen lämpötila tuottaa naaraita, korkea lämpötila tuottaa koiraita. Lajilla ccccc keskilämpötila tuottaa ensisijaisesti naaraita???? ja sekä alhainen että korkea kehityslämpötila tuottaavat koiraita???? Kyseessä lienee lämpötilaherkkä Switch-geeni, joka avaa / sulkee sukupuolista kehitystä ohjaavat geenit tietyllä lämpötilarajalla.

    X-kromosomien ja autosomien tasapaino (Drosophila)

    Banaanikärpäsellä on sukupuolikromosomit X ja Y. Y-kromosmi on välttämätön siittiöiden normaalille kehitykselle, mutta ei itse sukupuolen määräytymiselle. Sukupuoli määräytyy X-kromosomien lukumääräisestä suhteesta autosomeihin nähden Y-kromosomien määrästä riippumatta. Kaksoishedelmöitys tai solunjakautumishäiriöt voivat tuottaa polyploidisia tai aneuploidisia yksilöitä ja myös kudosmosaiikkeja.

     autosomit sukuopuolikromosomit X:A suhde sukupuoli  sukusolut
     AA  XY  0,5  norm. koiras X, Y
     AA  XX  1,0  norm. naaras  X
     AA  XXY  1,0  naaras  X, XX, Y, XY
     AAAA  XX  0,5 koiras  ?
     AA  XXX  1,5  ylinaaras  X, XX
     AAAA  XY  0,25  ylikoiras  ?

    Jos XX-yksilöllä tapahtuu kromosominjakautumisvirhe varhaisen yksilömkehityksen mitoosien aikana niin, että toiseen solulinjaan joutuu XXX ja toiseen soluun vain X-kromosomi, kärpäsyksilön toinen puoli voi olla naaraspuolinen, toinen puoli koiraspuolinen (interseksi).

    XX/XO-mekanismi (heinäsirkat, hepokatit)

    Heinäsirkoilla ja hepokateilla on vain yksi sukupuolikromosomi X. Kaksi X:ää tuottaa naaraan, yksi X tuottaa koiraan. Mekanismia nimitetään XO-mekanismiksi. Koiraspuolisuutta ohjaavia geenejä on autosomeissa. Ne pääsevät toimimaan yhden X:n läsnäollessa mutta eivät kahden X:n läsnäollessa.

    XX/XY-mekanismi (nisäkkäät)

    Nisäkäsalkion gonadin aihe on indifferentti ja sen rinnalle kehittyvät sekä Müllerin tiehyen ja Wolffin tiehyen aiheet. Gonadin aihe voi kehittyä munarauhaseksi (ovario) tai siittiörauhaseksi (testis). Ilman Y-kromosomin vaikutusta XX-yksilöissä kehitys jatkuu ovarioksi, Müllerin tiehyestä kehittyy munanjohdin jaWolffin tiehyt surkastuu. Y-kromosomin läsnäolo ratkaisee koiraspuolisuuden kehittymisen. Gonadin aihe kehittyy testikseksi, Wolffin tiehyestä kehittyy siemenjohdin ja Müllerin tiehyt surkastuu. Ratkaisevaa sukupuolen määräytymiselle on Y-kromosomin tuottama SRY-geenin tuote, joka indusoi koiraspuolisen fenotyypin muodostumisen, testosteronin tuoton yms.

    Myös joillain kaksikotisilla kasveilla on selvät sukupuolikromosomit X ja Y (esim. Melandrium album).

    ZW/ZZ-mekanismi (linnut)

    Linnuilla naaras on heterogameettinen sukupuoli ja sen sukupuolikromosomit ovat ZW. Koiras on homogameettinen sukupuoli ja sen sukupuolikromomit ovat ZZ. Naaras tuottaa kahdenlaisia munasoluja (Z ja W) koiras vain yhdenlaisia siittiöitä (Z).

    Ihmisen sukupuolen määräytymisestä ->

    Ihmisen normaalit sukupuolikromosomit X ja Y ovat tunnistettavissa erikseen esimerkiksi fluoresoivalla in situ hybridisaatiolla ja sentromeerispesifisillä koettimilla niin metafaasivaiheisista kuin interfaasivaiheisista soluista:

    nainen, 2n=46, XXmies, 2n=46, XY

    X- ja Y-kromosomien yhtäläisalue, TDF-alue ja SRY-geeni

    Ihmisen sukupuolikromosomeissa X ja Y on kärjessä kapea yhtäläisalue (pseudoatuosomaalinen alue, PAR), jonka alueella tapahtuu normaalisti meioosissa kromosomien konjugaatio ja crossing over.

    Y-kromosomissa on aivan yhtäläisalueen alla miessukupuolta määräävä TDF-alue (testis dermining factor), johon sisältyy useita koiraspuolista kehitystä ohjaavia geenejä. Ratkaiseva säätelygeeni on kuitenkin SRY-geeni (sex reversal Y), joka on noin 5 kb päässä yhtäläisalueen rajalta. SRY-geenin tuottama proteiini on välttämätön indifferentin gonadin kehityksen määräämisesessä testikseksi. Y-kromosmissa sijaitsee myös säätelygeeni ZFY (zinc finger Y), joka sijaitsee noin 200 kb etäisyydellä yhtäläisalueen rajalta. SRY-geeni on ainoa välttämätön miessukupuolta määräävä geeni. Muut miehen fenotyyppistä kehitystä ohjaavat geenit sijaitsevat X-kromosomissa ja autosomeissa.

    Muita normaalia sukupuolista kehitystä ohjaavia geenejä

    Gonadien ja siihen liittyvien tiehyiden varhaiskehitystä ohjaavat geenit SF-1 ja WT-1. Gonadin aiheen määräytymisen testikseksi ohjaa geeni SRY (ja sen kanssa sukulaisgeeni SOX9). Indifferentin gonadin kehitystä ovarioksi ohjaa X-kromosomissa sijaitseva DSS-geenialue (dosage sensitive sex reversal), joka normalisti esiintyy yksinkertaisena rakenteena. SF-1 säätelee edelleen kehittyneiden gonadien steroidihormonien tuottoa (miehellä ja naisella). Mukaan liittyy muita geenitoimintoja, jotka ohjaavat Wolffin tiehyen kehittymisen ja Müllerin tiehyiden surkastumisen miehillä ja päinvastaisen kehitysen naisilla.

    Ihmisen sukupuolisia poikkeavuuksia ->

    Ihmisen sukupuoliset poikkeavuudet voivat johtua useista eri syistä, joista vain osa on suoraan kromosomaalisia syitä. Virheet voivat näet johtua myös muista sukuouolista erilaistumista säätelevien toimintojen muutoksista, joissa virheet ovat esim autosomaalisissa geeneissä. Alla on lueteltu joukko vaihtelevia syitä, ja edempänä selvitetty muutamia sukupuolikromosomien muutoksia jotka voivat johtaa poikkeavaan sukupuolen kehitykseen.

    Erilaisia syitä:

    SRY-geenin siirtyminen X-kromosomiin, XX-mies, XY-nainen

    Joskus X:n ja Y:n välinen crossing over (tai translokaatio) osuu yhtäläisosan sijasta erilaisosan alueelle niin, että SRY-geeni joutuu X-kromosmin puolelle. Tällöin se X-kromomi, jossa SRY-geeni on, määrää gonadin kehityksen testikseksi ja sukupuolen mieheksi. Tällöin kehittyy XX-mies. Vastaavasti XY-yksilöllä, jonka Y-kromosmista puuttuu SRY-geeni, gonadi kehittyy ovarioksi ja sukupuoli naiseksi.

    DSS-geenialueen duplikaatio

    Myös X-kromosomissa on sukupuolista kehitystä ohjaava geenialue DSS (dosage sensitive sex reversal). Normaalilla XX-naisella toinen X-kromosomissa sijaitseva DSS-alue toimii, toinen on inaktiivinen (SRY/DSS = 0/1, X-kromosomin inaktivaatio). Normaalilla miehellä geenituotteiden annostus SRY/DSS = 1/1. Tämä pätee myös XXY-yksilöön (Klinefelter), jolla toinen X-kromosomi on inaktivoitunut ja geenituoteannokset miehelle ominaisessa tasapainossa (SRY/DSS = 1:1). Jos sensijaan XY-alkion aktiivisessa X-kromosomissa DSS-alue on duplikoitunut, se tuottaakin kaksinkertaisen määrän DSS-geenituotetta, joka inhiboi SRY-geenin vaikutuksen (SRY/DSS = 1:2). Tällöin huolimatta normaalista SRY-proteiinin tuotosta gonadi kehittyykin ovarioksi ja yksilö XY-naiseksi.

    Hermafrodiitteja

    Hermafrodiiteilla on muna- ja siittiörauhaet samassa tai eri sukurauhasessa, yleensä ovotestis liittyneenä ovarioon tai testikseen. oogeneesi saattaa tuottaa munasoluja, mutta testisosuus yleensä on steriili. Hermafrodiiteista 60% on kromosmistoltaan XX, 12% XY, 13% XX/XY kimairoja ja loput XX/XXY mosaiikkeja. Syinä on voinut olla kaksoishedelmöitys, Y-sekvenssien translokaatiot, mutta myös SRY-sekvenssittömiä tapauksia. Hermafrodiitit ovat ihmisellä hyvin harvinaisia.

    Nondisjunktio ja sukupuolikromosomien lukumäärämuutokset

    Trisomioiden ja monosomioiden syy on tavallisimmin ituradan solun meioosissa tapahtuva nondisjunktio eli molempien vastinkromosomien joutuminen samaan tytärtuman toisen tytärtuman jäädessä ilman. Näin syntyvät gameetit antavat alun toisaalta trisomisille, toisaalta monosomisille alkioille. Ihmisellä nondisjunktion tuottamia muutoksia ovat mm. 47, XXY (Klinefelter-syndrooma), 47, XXX (triplo-X) ja 45, X0 (Turner-syndrooma). Näitä käsitellään lähemmin luvussa Sukupuolkromosomien poikkeamat. Sukupuolikromosomien lukumäärämuutokset ovat ihmisellä yleisimpiä ja parhaiten siedettyjä trisomioita tai monosomioita. Tämä siedettävyys johtuu ylimääräisten X-kromosomien inaktivaatiosta.

    Sukupuolikromosomien evoluutiosta ->

    Sukupuolikromosomit ovat kehittyneet tehtäväänsä sukupuolen määräämisessä hyvin pitkien aikakausien kuluessa. Nisäkkäiden X-kromosomin yhteistä evoluutiota on seurattavissa aiankin 200 miljoonan vuoden taa. Vanhin ja yhteinen osa nisäkkäiden X-kromosomia vastaa ihmisen X-kromosomin lyhyttä käsivartta (p-käsivarsi). Mukaan on liittynyt autosomaalisia komponentteja eri nisäkäsryhmissä.

    Y-kromosomihan periytyy puhtaasti isälinjassa. Kansojen historiaa on voitu seurata myös Y-kromosomin polymorfisissa evoluutiolinjoissa. Lähemmin asiasta luvussa Nisäkkäiden sukupuolikromosomit.

    Lisää tietoa -> (alkuun)

    kirjallisuutta:

  • Aula P, Kääriäinen H & Leisti J (toim) 1998: Perinnöllisyyslääketiede - Duodecim, Gummerus, Jyväskylä 1998.
  • Graves J A 1991: Mammalian sex chromosomes: evolution of organization and function - Chromosoma 101, 63-68.
  • Jobling M A & Tyler-Smith C 1995: Fathers and sons: the Y chromosome and human evolution - Trends in Genetics 11, 449-456.
  • Koopman P 199x: Mammalian sex determination: what we have learnt from a chromosomal design fault. Chromosomes Today 11, xxx-xxx.
  • Marshall Graves J & Watson J M 1991: Mammalian sex chromosomes: evolution of organization and function - Chromosoma 101, 63-68.
  • Schafer A J1995: Sex determination and its pathology in man - Advances in Genetics 33, xxx-xxx.
  • Schempp W & Toder R 1995: Evolution of te mammalian XY pairing segment - Chromosomes Today 11, xxx-xxx.
  • Werren J H 1998: Sex determination, sex ratios, and genetic conflict - Annu.Rev.Ecol.Syst. 29, 233-261.
  • Gardner-Simmons-Snustad 1991: Principles of Genetics (8th ed - tai uudempi) - wiley&sons - genetiikan oppikirja
  • Passarge E 1995: Color Atlas of Genetics - Thieme
  • internet:

  • http://cc.oulu.fi/~genetwww/per-luen/sexdet.htm - Sukupuolikromosomit, sukupuolen määräytyminen I - Oulun yliopiston opetusmateriaalia
  • holidaylectures.org - Sex Determination: (-> gender test): naisurheilijan sukupuolen selvittäminen
  • [ Google-haku ]: sex+chromosomes+sex+determination
  • Siirry eteenpäin: (*olet tässä luvussa, ** tällä sivulla) - © Liisa Halkka - työstetty viimeksi 17.10.01
    KrMaa-KOTI
    KrMaa-SISÄLTÖ
    DNA:n pakkaus kromosomiksi  Kromosomin rakenne ja kromosomitermejä  *Sukupuolikromosomit
     Kromosomien aktiivisuus Mitoosi ja sen säätely Meioosi ja rekombinaatio  Kromosomien tutkiminen
     Kromosomien muuttuminen Ihmisen sytogenetiikkaa  Kromosomievoluutio   Sytogenetiikkaa internetissä

  • aloitussivu:
  • **Sukupuolikromosomit (4.1.)
  • aiheeseen liittyy:
  • X-kromosomin inaktivaatio (aktiivisuus)
  • Sukupuolikromosomien poikkeamat (ihminen)
  • Selkärankaisten sukupuolikromosomit (evoluutio)