|
Das Merkmal des Geschlechts wird bei den meisten
Individuen durch das Vorhandensein von Chromosomen vererbt. Man
spricht deshalb von genotypischer
Geschlechtsbestimmung im Gegensatz zur phänotypischen
Geschlechtsbestimmung bei einigen Gliedertieren, wo durch
phänotypische Faktoren (z.B. Körpergröße, Anzahl
Segmente) die entsprechende geschlechtliche Rolle wahrgenommen wird.
Auch bei den Schildkröten
sind keine Gonosomen sichtbar. Dagegen wird durch die Bruttemperatur
der Eier bestimmt, welches Geschlecht entsteht:
- niedrige und hohe Bruttemperatur -> männlich
- mittlere Bruttemperatur -> weiblich.
Die unten dargestellten menschlichen
Karyogramme sind aus Zellen
angefertigt worden, die sich in der Metaphase der Mitose befunden
haben. Durch Aufbringen eines bestimmten Farbstoffes entstehen die
typischen Banden.
Bei Säugetieren und beim Menschen ergibt sich
durch das Vorhandensein zweier X-Chromosomen (XX)
im diploiden Satz das weibliche Geschlecht.
Davon wird eines (ca. 50% das der Mutter) zufällig
in der frühen Embryonalentwicklung inaktiviert und ist als
Barr-Körperchen (siehe
Abbunten) (X-Chromatin) nachweisbar.
(siehe Abb. 41). Es kann durch Entnahme von Mundschleimhaut- oder
Haarwurzelzellen, die sich in der Interphase befinden und spezielle
Färbung sichtbar gemacht werden.
Die Anzahl der X-Chromatine/Zellkern entspricht
der Anzahl der inaktivierten X-Chromosomen Anzahl der X-Chromosomen
= Anzahl der X-Chromatine + 1 aktives X-Chromosom z.B.
46,XX (1 X-Chromatin); 47,XXX (2 X-Chromatin);
45,X (kein X-Chromatin).
Ist nur ein X-Chromosom und ein Y-Chromosom vorhanden
(XY), bildet sich das männliche Geschlecht aus.
Bei Vögeln,
Amphibien, Insekten und einigen Fischen
entspricht das W-Chromosom
dem Y und das Z dem X-Chromosom.
Bei diese Organismengruppen ist es genau umgekehrt: ZZ
= männlich, ZW = weiblich.
Weiterhin gibt es z.B. bei Insekten weitere Abweichungen.
|
|
weiblich
|
männlich
|
|
Heuschrecke
|
XX
|
XO
|
|
Drosophila
|
XX
|
XY
|
|
Mensch
|
XX
|
XY
|
|
Vögel, Reptilien
|
ZW
|
ZZ
|
Beim Menschen kennt man viele Zwischenformen: z.B.
XXY, XYY, XXX usw. Mehr dazu hier.
In Abb. 42 ist der Erbgang bezüglich des Merkmals
Geschlecht dargestellt.
Der Mann produziert bezüglich der Gonosomen
2 Typen an Gameten, eine Sorte mit Y-Chromosomen, eine Sorte mit
X-Chromosomen. Die Eizellen der Frau enthalten alle X-Chromosomen.
Die Nachkommen sind zu 50% weiblich, zu 50% männlich. Dies
entspricht einem monohybriden Erbgang mit dem Ergebnis der Rückkreuzung
1: 1. Tatsächlich werden statistisch 106 Jungen auf 100 Mädchen
geboren.
| Das Barr-Körperchen
wurde 1948 von Barr und Bertram in Neuronen-Zellkernen
weiblicher Katzen gefunden. Das Barr-Körperchen als inaktiviertes
X-Chromosom entspricht der Lyon-Hypothese.
Diese besagt, daß während der frühen Embryonalentwicklung
des Menschen (100 Zellstadium) ein X-Chromosom der Frau inaktiviert
wird und dies in allen Klonen der Zelle beibehalten wird. Welches
X-Chromosom abgeschaltet wird ist zufällig. Abnorme X-Chromosomen
werden immer inaktiviert. |
DNA Sextest
Um das Geschlecht zweifelsfrei festzustellen
(z. B. bei Kriminalfällen oder in der Tierzucht) analysiert
man heute bestimmte Gene auf der DNA. Dazu benützt man z. B.
ein Gen, das für eine Komponente des Zahnschmelzes (Amelogenin)
codiert und in 2 verschiedenen Formen auf dem X und Y-Chromosom
lokalisiert ist.
Mit Hilfe der Polymerase-Ketten-Reaktion
(PCR) kann man diesen Unterschied zwischen dem X und dem
Y Chromosom aufspüren. Frauen besitzen 2 Kopien der X Version
des Gens, während Männer sowohl die X als auch die Y Version
besitzen.
Die Abbildung 43 zeigt das Ergebnis des Sextests.
Es wurden 2 weibliche und 2 männliche Proben festgestellt.
Dabei zeigen die männlichen 2 unterschiedliche Spuren, da sie
die X und die Y Version des Zahnschmelzgens besitzen.
Die Probe, die mit ´S' benannt ist dient zur Kalibrierung.
Phäno- und Genotyp des Merkmals
Geschlecht
Bezüglich der Geschlechtsentwicklung
kann man verschiedene Stufen der Geschlechtlichkeit feststellen:
- genetisches Geschlecht durch
Chromosomen: z.B XX oder XY
- Geschlecht durch die Entwicklung
der Gonaden: undifferenzierte Zellen
der Gonaden bilden, falls männlich (XY) das SRY-Protein des
entsprechenden Gens auf dem Y-Chromosom. Dadurch bilden sich Hoden.
In Abwesenheit des SRY-Proteins entwickeln sich die Ovarien.
- hormonelles Geschlecht:
Im weiblichen Embryo (XX) entwickeln sich bei Anwesenheit von
Testosteron männliche Sexualorgane.
- phänotypisches oder somatisches
Geschlecht: Die Ausbildung
der Geschlechtsorgane kann in Abhängigkeit des Entwicklungsstadiums
durch Mangel oder Zugabe von Testosteron geändert
werden. Z. B. ändert Kastration bei Männern in
der Jugend, Körpergröße, Fettverteilung und Verhalten.
XY-Männer mit fehlenden Testosteron-Rezeptoren sind phänotypisch
weiblich mit rudimentären Hoden.
- Geschlecht des Gehirns, der
Psyche und des Verhaltens: Im
Gehirn existiert ein Sexualzentrum, das durch pränatale Hormonkonzentrationen
entweder auf männliche oder weibliche Verhaltensmuster programmiert
wird.
2.4.1.1 X-Chromosomengebundene Vererbung
Teil I
Verberbung von Merkmalen, deren Gene auf dem X-Chromosom
(X-Geschlechtschromosom) liegen, nennt man X-chromosomale
Vererbung.
Das X-Chromosom ist kein Chromosom, das nur geschlechtsspezifische
Gene enthält. Unter den hunderten von Genen sind viele, die
für wichtige Lebensfunktionen verantwortlich sind und bei einem
Defekt bekannte Krankheiten (alle rezessiv) bewirken wie:
|
Krankheit
|
Genort
|
Beschreibung
|
|
Adrenoleukodystrophie
(ALD)
|
Xq28
|
Adrenoleukodystrophie (ALD) ist eine seltene Erbkrankheit,
bei der durch ein fehlendes Enzym der Nebennieren sich im
Gehirn große Mengen gesättigter Fettsäuren
ansammeln, wodurch die Myelinscheiden der Gehirnzellen zerstört
werden, was letztendlich zum Tod führt.
(Siehe der Film von 1993 "Lorenzo's oil" mit
Nick Nolte über den Jungen Lorenzo Odone, der an ALD
litt)
|
|
Diabetes insipidus
|
Xq28
|
Der Diabetes insipidus
(NDI) ist eine Erkrankung, bei der die Nieren nicht in der
Lage sind, die Flüssigkeit den Erfordernissen des Organismus
entsprechend einzubehalten. Folglich kommt es zur Ausscheidung
von großen Urinmengen. Die Ursache des Diabetes insipidus
liegt in einer fehlenden Wirkung des antidiuretischen Hormons
(ADH, Vasopressin). Dies kommt in 90% der Fälle durch
einen Gendefekt im Vasopressin-Rezeptorgen V2. |
|
Duchenne
Muskel Dystrophie
(DMD)
|
Xp21.2
|
Duchenne
Muskel Dystrophie (DMD) ist eine der häufigsten Muskeldystrophien,
die durch eine Degeneration der Muskeln charakterisiert ist,
die schon in der Jugend auftritt. Dabei ist das Gen zur Herstellung
von Dystrophin defekt, einem Protein zur Membranbefestigung
des Aktins (Muskelprotein) in der Muskelzelle. Die Krankheit
betrifft weltweit ca. 3500 Jungen. |
|
Farbenblindheiten
(Rot-Grün-Blindheit; Blau-Monochromatismus)
|
Xq28
|
Rot-Grün-Blindheit
(siehe
auch in Klasse 12)
In Westeuropa sind ca. 8% der Männer farbenblind. Davon
haben 75% eine Mutation im Grün-Opsin-Gen
und 25% einen Defekt im Rot-Opsin-Gen, was ein Fehlen an
den entsprechenden Pigmenten in den jeweiligen Zapfen verursacht.
Der Blaue-Zapfen-Monochromatismus ist eine seltene
Farbenblindheit, die durch das Fehlen der Rot-
und der Grün-Pigmente
in den jeweiligen Zapfen verursacht wird.
|
|
|
(Xq28)
|
Glucose-6-Phosphate
Dehydrogenase(G6PD) Mangel (= Favismus) ist die häufigste
Enzym-Krankheit des Menschen (ca. 400 Millionen Personen sind
weltweit erkrankt, vornehmlich im Mittelmeerraum, mittleren
Osten, Afrika und Südostasien. Ein Vorteil der Merkmalsträger
ist die Resistenz gegen Malaria.
Eine akute, hämolytische Anämie tritt vornehmlich
bei Merkmalsträgern mit Glucose-6-Phosphat Dehydrogenase
Mangel der Erythrocyten auf, wenn diese Bohnen (Vicia faba)
essen oder deren Pollen inhalieren.
|
Fragiles X-Syndrom
Die Vollmutation des Chromosomenabschnittes bedeutet für
die Patienten, daß geistige Einbußen von einer leichten
Lernbehinderung, häufig zuerst im mathematischen Bereich,
bis hin zur schweren mentalen Retardierung auftreten können.
Jungen sind in der Regel sehr viel stärker betroffen als
Mädchen.
|
Xq27,3
|
Das Fragile X-Syndrom
ist die zweithäufigste angeborene Ursache einer geistigen
Behinderung nach dem Down-Syndrom mit einer Häufigkeit von
1:1250 bis 1:5000 für Jungen. Mädchen sind nur halb so oft
betroffen. Ursache des Syndroms ist eine Mutation im FMR1-Gen,
wodurch das FMR1-Protein, das am zerebralen Reifungsprozeß
beteiligt ist, nicht mehr oder nicht in ausreichendem Maß
gebildet wird.
Durch die Mutation erscheint das Chromosom an dieser Stelle
brüchig, daher die Bezeichnung Fragiles-X-Syndrom.
|
Hämophilie A/B (Bluterkrankheit),
Die Wahrscheinlichkeit für Hämophilie
B liegt bei ca. 1 : 20 000, die für Hämophilie
A bei etwa 1 : 5 000. In der Bundesrepublik leben
derzeit rund 8 000 Menschen, die an dieser Krankheit leiden.
|
Xq27/28
|
Bei der Hämophilie
(= Bluterkrankheit ) fehlen Blutgerinnungsfaktoren,
sodaß die Bluter zeitlebens unter Blutgerinnungsstörungen
leiden. Man unterscheidet
-
Hämophilie A (85% aller Bluter),
hier fehlt der Blutgerinnungsfaktor VIII
-
Hämophilie B (14% aller Bluter),
hier fehlt der Blutgerinnungsfaktor IX
-
von Willebrand-Jürgens-Syndrom
(< 1%), Veränderung des von Willebrand-Moleküls, kann
mit Faktor VIII-Mangel verbunden sein.
An Symptomen treten vorwiegend Gelenkblutungen, jedoch auch
andere Blutungen wie Muskel- und Nierenblutungen auf. |
|
Mucopolysaccharidose
II (Hunter Syndrom)
rezessiv vererbt
1:65 000 - 1: 132 000
|
|
Iduronat-2-Sulphatase -Defekt; Kleinwuchs mit Skelettveränderungen,
Mucopoly-saccharidurie (Gewebeablagerungen von Mucopolysacchariden
und Auscheidung großer Mengen an Chondroitinsulfat B und
Heparitinsulfat); Hornhauttrübung u. kardiovaskuläre
Symptome. |
X-chromosomale Krankheiten sind relativ selten.
|
|
