12. Sukusolut ja sukupuoli

Tehtävät (pdf)

2014-08-06T13:06:58+03:00

Luvun 12 tehtävät: Luvun 12 tehtävät

Johdanto

2013-04-09T21:51:13+03:00

”Kumpi tuli? ” on tyypillisimpiä vastasyntyneestä esitettyjä kysymyksiä. Lapsen sukupuoli ei ole pelkästään ulkoisien sukupuoliominaisuuksien tai kasvatuksen tuotos, sillä koiraiden ja naaraiden kromosomistot eroavat toisistaan. Tämän vuoksi myös solun aineenvaihdunta on erilaista. Ulkoiset sukupuoliominaisuudet johtuvat hormoneista, jotka säätelevät yksilönkehitystä. Näiden hormonien tuotantoa säätelevät sukupuolikromosomit. Naisilla on kaksi X-kromosomia ja miehillä yksi X- ja yksi Y-kromosomi.

Yksilöiden väliset erot johtuvat muuntelusta. Mutaatioiden lisäksi perinnöllistä muuntelua saavat aikaan sukusolujen syntyminen, tekijäinvaihdunta sekä sukusolujen satunnainen kohtaaminen. Lisäksi ympäristö aiheuttaa yksilöihin muuntelua, joka ei periydy jälkeläisille.

12.1 Lisääntyminen ja perinnöllisyys

2013-04-10T20:19:02+03:00

Yksilöiden välillä geenistä voi olla eri muotoja eli alleeleja. Erilaisten alleelien vuoksi yksilöiden perimä eli genotyyppi vaihtelee. Alleelit saavat aikaan erilaisen ilmiasun eli fenotyypin, koska soluissa syntyy erilaisia proteiineja erilaisen dna:n koodin mukaisesti. Myös ympäristötekijät vaikuttavat muodostuvaan fenotyyppiin.

Lapset muistuttavat vanhempiaan. Lapsella voi olla esimerkiksi ”äitinsä silmät” tai ”isänsä leuka”. Lapsi ei kuitenkaan peri silmiään ja leukaansa pelkästään toiselta vanhemmaltaan. Tämä johtuu siitä, että lapsi perii puolet kromosomeistaan äidiltään ja puolet isältään. Esimerkiksi silmän väriin vaikuttavat useat geenit. Koska ihmisellä jokaista kromosomia on kaksi kappaletta (paitsi miehillä sukupuolikromosomeja), jokaisesta geenistä on myös kaksi kopiota. Toisen näistä tiettyyn ominaisuuteen vaikuttavista alleeleista lapsi on perinyt äidiltään ja toisen isältään. Lapsi ei voi siis periä pelkästään äitinsä silmiä, vaan niihin vaikuttavat myös isän geenit.

Ulkoisesti lapsi voi periä äitinsä silmien värin. Tämä johtuu siitä, että äidin dominoivien eli vallitsevien alleelien vaikutus peittää isän resessiivisten eli peittyvien alleelien vaikutuksen. Lisäksi ympäristö ja muiden geenien vaikutus vaikuttaa ominaisuuksien muodostumiseen. Ominaisuuksien periytymisestä kerrotaan lisää luvussa 13.

Lapsi perii vanhemmiltaan kromosominsa, puolet isältä ja puolet äidiltä. Näin lapsi perii myös kromosomeissa sijaitsevat geenit molemmilta vanhemmiltaan. Geenien muodostamaa kokonaisuutta kutsutaan perimäksi eli genotyypiksi. Genotyyppi ja ympäristön vaikutus saavat aikaan yksilön ilmiasun eli fenotyypin.

Suvullinen lisääntyminen saa aikaan sen, ettei yhdenkään yksilön fenotyyppi ole samanlainen lukuun ottamatta identtisiä kaksosia, joilla on samanlainen genotyyppi. Tämä johtuu siitä, että jokaisen sukusolun perimä on erilainen. Lisäksi sukusolut eli gameetit kohtaavat satunnaisesti toisensa hedelmöityksessä.

Suvuton lisääntyminen tuottaa emoyksilön kaltaisia jälkeläisiä. Emoyksilö siirtää koko perimänsä sellaisenaan jälkeläisilleen, joten kaikilla jälkeläisillä on sama genotyyppi. Jälkeläiset ovat siis emoyksilön kopioita eli klooneja. Vain mutaatiot aiheuttavat muuntelua suvuttomassa lisääntymisessä. Vaikka muuntelu onkin vähäistä, suvuton lisääntyminen on nopeampaa, tehokkaampaa ja vaatii vähemmän energiaa.

12.2 Meioosi ja sukusolujen synty

2013-04-10T20:20:56+03:00

Ihmisellä on soluissaan kaksinkertainen kromosomisto eli se on diploidi laji. Kuitenkin suvullisessa lisääntymisessä jälkeläisille siirtyy vain yksi kromosomisto kummaltakin vanhemmalta. Yksilön tuottamissa sukusoluissa täytyy siis olla vain yksi kromosomisto eli ne ovat haploideja. Muutoin joka sukupolvessa kromosomien määrä kaksinkertaistuisi. Hedelmöityksessä kaksi haploidia sukusolua yhtyy ja muodostuu diploidi hedelmöittynyt tsygootti. Tsygootti alkaa jakautua ja siitä muodostuu uusi yksilö.

Meioosi on tapahtumasarja, jossa diploideista (2n) soluista muodostuu haploideja (n) sukusoluja. Meioosi muistuttaa vaiheiltaan mitoosia, mutta siinä kromosomiluku puolittuu. Meioosi jaetaan kahteen osaan. Ensimmäisessä meioottisessa jaossa eli vähennysjaossa (meioosi I)solujen kromosomiluku puolittuu. Toisessa meioottisessa jaossa eli tasausjaossa (meioosi II) solut jakautuvat kuten mitoosissa. Molemmissa meioottisissa jaoissa on neljä vaihetta. Kuten mitoosiakin, meioosia edeltää välivaihe, jossa solun kromosomien dna kahdennetaan.

12.3 Meioosin vähennysjako

2013-09-04T12:51:09+03:00

Meioosin ensimmäinen jako eli vähennysjako jaetaan neljään vaiheeseen, joita kutakin merkitään I:llä, jotta erotetaan ne meioosin toisesta jaosta. Ensimmäisen jaon vaiheita ovat esivaihe I, keskivaihe I, jälkivaihe I, ja loppuvaihe I.

Esivaihe I:n (profaasi I) aikana solun kromosomit tiivistyvät kuten mitoosissa. Lisäksi tumakotelo katoaa niiden ympäriltä. Keskusjyväset vaeltavat solun molemmille puolille ja sukkularihmaston muodostuminen alkaa. Vastinkromosomit eli sekä isältä että äidiltä perityt kromosomit pariutuvat keskenään eli asettuvat solun keskitasoon pareittain. Niiden välille muodostuu liitoksia eli kiasmoja, joissa kromosomit vaihtavat osia keskenään. Tällöin myös geenejä siirtyy vastinkromosomilta toiselle. Tätä ilmiötä kutsutaan tekijäinvaihdunnaksi (eng. crossing over). Tekijänvaihdunnasta kerrotaan lisää luvussa 15.

Esivaihe I voi kestää hyvin pitkään. Esimerkiksi naisilla munasolun meioosi pysähtyy esivaihe I:een alkionkehityksen aikana ja jatkuu vasta murrosiässä.

Keskivaihe I (metafaasi I) muistuttaa mitoosin keskivaihetta. Sukkularihmaston mikrotubulukset pakottavat kunkin vastinkromosomiparin solun keskelle yhteen jakotasoon. Vastinkromosomit ovat yhä pariutuneet keskenään. Jakotason samalle puolelle voi siis tulla sekä yksilön isältään että äidiltään perimiä kromosomeja. Myös sukupuolikromosomit pariutuvat keskenään ja asettuvat jakotasoon.

Jälkivaihe I:n (anafaasi I) aikana sukkularihmasto vetää vastinkromosomit eri puolille solua. Tässä vaiheessa tapahtuu varsinainen kromosomimäärän väheneminen. Syntyviin soluihin tulee vain toinen vastinkromosomeista. Kromosomiluku siis puolittuu.

Loppuvaihe I:n (telofaasi I) jälkeen solu jakautuu kahtia. Syntyy kaksi tytärsolua, joissa kummassakin kromosomiluku on puolet alkusolun kromosomiluvusta. Kromosomit ovat kuitenkin edelleen kahdentuneessa muodossa. Loppuvaiheen ja solunjakautumisen jälkeen solut siirtyvät suoraan meioosin toiseen vaiheeseen eli tasausjakoon.

12.4 Meioosin tasausjako

2013-09-04T20:11:22+03:00

Meioosin tasausjako muistuttaa vaiheiltaan mitoosia. Se jaetaan neljään vaiheeseen: esi-, keski-, jälki- ja loppuvaihe II:een. Kumpikin ensimmäisessä meioottisessa jaossa eli vähennysjaossa syntynyt tytärsolu jakautuu tasausjaossa edelleen. Lopputuloksena syntyy yhteensä neljä sukusolua, joissa kussakin on keskenään sama määrä kromosomeja.

Esivaihe II:n (profaasi II) uudelleen jakautuneet keskusjyväset vaeltavat solun molemmille puolille ja sukkularihmasto muodostuu. Sukkularihmasto tarttuu kahdentuneisiin kromosomeihin sentromeerin kohdalta.

Keskivaihe II (metafaasi II) vastaa mitoosin keskivaihetta. Sukkularihmasto työntää kromosomit solun keskitasoon. Kromosomit ovat edelleen kahdentuneet ja muodostuvat kahdesta sisarkromatidista eli kromosomista ja sen kopiosta. Jälkivaihe II:n (anafaasi II) aikana sukkularihmasto vetää sisarkromatidit erilleen ja muodostuu kaksi tytärkromosomia. Loppuvaihe II:n (telofaasi II) jälkeen tumakotelo muodostuu uudelleen. Kromosomien rakenne löyhentyy ja solu jakautuu kahdeksi soluksi. Koska vähennysjaon aikana vastinkromosomit ovat pariutuneet satunnaisesti ja on tapahtunut tekijäinvaihduntaa, kustakin syntyvästä solusta tulee perimältään erilainen. Meioosin tuloksena yhdestä diploidista solusta on siis syntynyt neljä erilaista haploidia sukusolua.

Koirailla sukusoluja muodostettaessa kaikista neljästä solusta tulee siittiöitä. Naarailla meioosissa kehittyy vain yksi varsinainen sukusolu, munasolu. Loput kolme poistosolua surkastuvat. Naaraiden meioosissa solulima ei jakaudu tasaisesti loppuvaihe I:n ja II:n jälkeen. Tämän vuoksi munasolusta tulee paljon suurikokoisempi kuin poistosoluista.

12.5 Sukupuolikromosomit ja sukupuolen määräytyminen

2013-04-10T20:26:32+03:00

Suvullisesti lisääntyvillä eläimillä on useimmiten kaksi sukupuolta. Jotkin lajit ovat kaksineuvoisia eli hermafrodiitteja. Tällaiset yksilöt voivat tuottaa sekä muna- että siittiösoluja ja pystyvät joskus myös hedelmöittämään itsensä (itsesiitos). Ristisiitoksessa kaksi yksilöä lisääntyy keskenään. Jotkin lajit, kuten mehiläinen, voivat lisääntyä myös neitseellisesti eli partenogeneettisesti. Tällaisilla lajeilla myös hedelmöittymättömät munasolut kehittyvät täysikokoisiksi yksilöiksi (Symbioosi 1).

Sukupuolia erottavat monet tekijät. Eläimillä sukupuolia erottaa kromosomiston rakenne. Lisäksi sukusolujen tuottamisessa on eroja. Naaras tuottaa munasoluja ja panostaa sukusolujen laatuun. Sen sijaan koiras pyrkii tuottamaan mahdollisimman paljon siittiöitä. Koirasta ja naarasta ei siis erota esimerkiksi se, kumpi huolehtii enemmän kehittyvistä poikasista. Vaikkapa merihevosilla uros kantaa ja synnyttää poikaset.

Kasveilla sukupuolen määräytyminen on monimutkaista ja monilla kasveilla ei ole sukupuolia lainkaan. Kasveilla hede- ja emikukat voivat sijaita eri kasvissa (kaksikotiset) tai samassa kasvissa (yksikotiset). Ne voivat sijaita myös eri kukissa (yksineuvoiset) tai samassa kukassa (kaksineuvoiset). Joillakin kasveilla on vastaavat sukupuolikromosomit kuin eläimillä. Kaikilla kasveilla esiintyy myös sukupolvenvuorottelua, jossa ne lisääntyvät vuorotellen suvuttomasti ja suvullisesti.

Ihmisellä on 46 kromosomia, joista 44 on tavallisia kromosomeja eli autosomeja. Lisäksi ihmisellä on kaksi sukupuolikromosomia. Naisilla on kaksi X-kromosomia ja miehillä yksi X- ja Y-kromosomi. Myös useimmilla muilla nisäkkäillä sukupuoli määräytyy X- ja Y-kromosomien mukaan.

Miehillä meioosissa X- ja Y-kromosomi päätyvät eri sukusoluihin. Diploidista solusta syntyy neljä haploidia sukusolua, joista kahdessa on Y- ja kahdessa X-kromosomi. Puolet siittiöistä on siis ”naaraspuolisia” ja puolet ”koiraspuolisia” (X- ja Y-siittiöt). Tämän vuoksi tyttöjä ja poikia syntyy suunnilleen yhtä paljon. Naisilla kaikissa munasoluissa on X-kromosomi. Tämän vuoksi munasolun hedelmöittävä siittiö on sukusolu, joka määrää tulevan lapsen sukupuolen.

Linnuilla on Z- ja W-sukupuolikromosomit. Naarailla on Z- ja W-sukupuolikromosomit kun taas koirailla on kaksi Z-kromosomia. Sukupuolen määräytyminen tapahtuu siis päinvastoin kuin nisäkkäillä.

Heinäsirkoilla ja muutamilla muilla hyönteisillä on vain yksi sukupuolikromosomi. Koirailla on vain yksi X-kromosomi (X0) ja naarailla kaksi (XX). Koirailla on siis yksi kromosomi vähemmän kuin naarailla.

Useimmilla mehiläisillä ja ampiaisilla ei ole sukupuolikromosomeja. Naaraat kehittyvät hedelmöittyneistä sukusoluista eli ne ovat diploideja (2n). Hedelmöittymättömistä munasoluista kehittyy partenogeneettisesti koiraita. Koirailla on siis yksinkertainen kromosomisto eli ne ovat haploideja (n).

Joillain eläimillä ympäristötekijä määrää sukupuolen. Esimerkiksi kilpikonnat hautaavat munansa lämpimään rantahietikkoon. Jos munat kehittyvät lämpimämmässä, niistä kehittyy koiraita. Kylmemmässä kehittyvistä munista syntyy taas naaraita.

Muutamat kalat vaihtavat sukupuoltaan vanhetessaan. Vuokkokaloilla kaikki syntyvät pikkukalat ovat koiraita. Yhteisössä elää yksi suurikokoinen naaras sekä useita koiraita. Kun naaras kuolee, koiraista suurikokoisin muuttuu naaraaksi.

Luvun 12 tiivistelmä

2013-08-29T13:41:53+03:00

Geenien muodostamaa kokonaisuutta kutsutaan perimäksi eli genotyypiksi. Genotyyppi ja ympäristön vaikutus saavat aikaan ilmiasun eli fenotyypin.
Suvullinen lisääntyminen tuottaa vanhemmistaan poikkeavia jälkeläisiä. Suvuttomassa lisääntymisessä jälkeläiset ovat emoyksiön geneettisiä kopioita.
Sukusolut muodostuvat meioosissa, jossa diploidit solut muodostavat haploideja sukusoluja. Se jaetaan vähennys- ja tasausjakoon.
Meioosin vähennysjaossa sukkularihmasto vetää vastinkromosomit eri soluihin. Solun kromosomiluku puolittuu.
Meioosin tasausjako muistuttaa mitoosia. Sen jälkeen yhdestä diploidista solusta on muodostunut neljä sukusolua.
Nisäkkäillä sukupuoli määräytyy X- ja Y-kromosomien perusteella. Koiraspuolisilla yksilöillä on Y-kromosomi.
Kaksineuvoiset lajit voivat tuottaa sekä muna- että siittiösoluja. Itsesiitoksessa yksilö hedelmöittää itsensä ja ristisiitokseen tarvitaan kaksi yksilöä.

Lisätietoa: meioosi kasveilla ja sienillä.

Diat lukuun 12

2014-08-06T13:06:58+03:00

: Dia 1 / Luku 12
: Dia 2 / Luku 12
: Dia 3 / Luku 12
: Dia 4 / Luku 12
: Dia 5 / Luku 12
: Dia 6 / Luku 12

Navigointi

2013-06-24T15:21:42+03:00

1. Eliöt koostuvat soluista
2. Solu on toimiva kokonaisuus
3. Solut muodostavat solukkoja ja kudoksia
4. Solut rakentuvat molekyyleistä
5. Solukalvo erottaa solun ympäristöstä
6. Solun toiminta on aineenvaihduntaa
7. Solu tarvitsee toimintoihinsa energiaa
8. Fotosynteesissä solu sitoo auringon valoenergiaa
9. Dna:n rakenne ja geenit
10. Dna ohjaa proteiinien valmistamista
11. Solun kasvu ja jakautuminen
12. Sukusolut ja sukupuoli
13. Ominaisuuksien periytyminen
14. Useamman ominaisuuden periytyminen
15. Muuntelu ja mutaatiot
16. Perinnöllisyys ja evoluutio