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Schule > Biologie > Grundlagen der Biologie > Chemische Botenstoffe im menschlichen Körper: Alles über Hormone

Bioklausur-Vorbereitung

Hormone

Hormone

> 2. Nachrichtenübermittlungssystem
> chemisch codierte Nachrichten auf die nur bestimmte Zielzellen (Wirkzellen) reagieren und ihren Stoffwechsel verändern
> Funktion ist ähnlich, wie die der Transmitter bei Nervenzellen, aber Hormone werden über den Blutkreislauf zu verschiedenen Körpergeweben transportiert

3 Gruppen:
Peptidhormone (wasserlöslich/lipidunlöslich) z.B. Insulin
Steroidhormone (fettlöslich/lipidlöslich) z.B. Cortisol
Amine (unterschiedlich) z.B. Adrenalin

Endorphine

= vom Körper hergestellte Neurotransmitter, die die Aktivität von Nervenzellen mit passendem Rezeptor(Opiatrezeptor) hemmen (natürliche Drogen)
> Rezeptoren befinden sich vor allem im Hypothalamus, im limbischen System und im Rückenmark
> anbindendes Endorphin hat eine ermutigende und stimmungsaufhellende Wirkung
> schmerzstillende Wirkung: Vom Großhirn über das Mittelhirn verlaufende Axone treten über hemmende Zwischenneurone an Neurone der Schmerzbahn des Rückenmarks heran. Diese Zwischenneurone geben Endorphine ab, die an Opiatrezeptoren andocken und so die Weiterleitung des Schmerzsignals unterbinden.
> wird nur in Stress- ,Kampf- , Flucht- , oder Notfallsituationen aktiviert
> kurze Lebensdauer (werden enzymatisch abgebaut)
> Ausschüttung nicht willentlich und nicht jederzeit möglich


Opiate

z.B. Morphin, Heroin
ähneln der Struktur von Endorphinen
Opiatantagonist: Naloxon > selbe Struktur, setzt sich an die Rezeptoren, blockiert jedoch nicht > cAMP-Konzentration steigt, Calcium-Kanäle öffnen sich


Opiatwirkung:
setzt sich an den Opiatrezeptor und hemmt die Aktivität der Adenylatcyclase ( Membraninnenseite)
> weniger ATP wird in cAMP umgewandelt
> viele cAMP-abhängige Sekundärreaktionen sind nicht mehr möglich (z.B. Weiterleitung von Erregung in die Schmerzbahnen des Rückenmarks)

physische Abhängigkeit von Drogen:
nach wiederholter Einnahme der Droge der Stoffwechsel umgestellt
Nervenzelle reagiert auf cAMP-Mangel mit einer vermehrten Synthese von Adenylatcyclase > cAMP-Konzentration steigt wieder und der Organismus gewöhnt sich an die Droge > Wirkung schwächt ab
Dosis muss erhöht werden
Dieses Gegeneinander wiederholt sich, bis die cAMP-Konzentration trotz hoher Opiatzufuhr normal ist.
Absetzen der Droge > Entzugserscheinungen (Erbrechen, Schwitzen, Niedergeschlagenheit)
> entstehen durch nicht mehr besetzte Opiatrezeptoren, welche die Adenylatcyclase nicht mehr blockieren und somit eine übernormal hohe cAMP-Konzentration bewirken

Hormonwirkung

Steroidhormone:
gelangen mit Hilfe von Transportproteinen (sind lipophil und das Blut ist hydrophil) durchs Blut zu verschiedenen Zellen und durchqueren die Membran
Nichtzielzelle: keine Reaktion, da kein passendes Protein vorhanden
Zielzelle: bildet durch das Schlüssel-Schloss-Prinzip mit einem in der Zelle befindlichen Protein einen Hormon-Protein-Komplex > gelangt in den Zellkern und aktiviert Gene > erstellen m-RNA > Ribosomen im Cytoplasma bilden Enzyme

Peptidhormone:
können die Zellmembran nicht durchqueren, nutzen Rezeptoren
Nichtzielzelle: das Hormon kann sich nicht an den Rezeptor binden
Zielzelle: setzt sich an den Rezeptor und bildet einen Hormon-Protein-Komplex; innerhalb der Zelle wird nun die Adenylatcyclase aktiviert, welches die Umwandlung von ATP zu cAMP (sekundärer Botenstoff) bewirkt (einige hundert Moleküle) > aktivieren Enzyme indem sie sich an den hemmenden Proteinanteil darauf binden > Bei jedem Schritt der Wirkkaskade vom Peptidhormon verzehnfacht sich jeweils die Zahl der beteiligten Moleküle

Hypothalamus

Bereich des Zwischenhirns, unterhalb des Thalamus
Aufgaben: koordiniert Wasser- , Salzhaushalt und Blutdruck; konstante Körpertemperatur; regelt Nahrungsaufnahme; beeinflusst Gefühls- und Sexualverhalten; bestimmt Schlafzeiten; reguliert, wann welche Menge eines Hormons gebildet wird
Hormonbildung:
releasing Hormone: bewirken, dass in der Hirnanhangdrüse Hormone produziert und ausgeschüttet werden
inhibiting Hormone: hemmen die Ausschüttung anderer Hormone
Weiterleitung der Hormone: gelangen über Nervenfasern oder Blutgefäße in die Hypophyse; enthält nur wenige Hormone und leitet nur einen Bruchteil weiter, reicht aus, um ein Tausendfaches an Hormonen in der Hypophyse zu produzieren und auszuschütten; Hormone der Hypophyse bewirken an den Enddrüsen ebenfalls eine Tausendfach höhere Ausschüttung > Kaskadenprozess
Regelung des Hypothalamus: Bildung von Hormonen wird durch andere Teile des Gehirns bestimmt (Stress, körperliche Anstrengung, biologischer Rhythmus, andere Umgebung)

Hypophyse (Hirnanhangdrüse)

Bestandteile: Hypophysenvorderlappen (Hormondrüse), Hypophysenhinterlappen, Parsintermedia (dazwischen), Hypophysenstiel (Verbindung mit Hypothalamus)
Hormonbildung: Im Vorderlappen; reguliert von releasing und inhibiting Hormonen des Hypothalamus und Endorganen
Hypophysenhinterlappen: besteht aus Nervenfasern und Nervenenden, verbunden mit Hypothalamus; Teil des Gehirns; erhält die Hormone vom Hypothalamus über die Nervenfasern; produziert keine Hormone, speichert aber

Hormonelle Regulationsmechanismen

dienen der Aufrecherhaltung eines konstanten inneren Milieus im Organismus (Homöostase)
das flüssige innere Milieu (Verbindung zwischen Zellen) ist Voraussetzung für das Funktionieren eines Organismus > Zellen entnehmen ihm lebensnotwendige Substanzen und geben Abfallstoffe und Produkte ihrer Tätigkeit dorthin ab
greifen ein, wenn eine Eigenschaft des inneren Milieus durch Veränderungen der Umgebung (äußeres Milieu) von ihrem Normalwert abweicht

Grundbegriffe der Regeltechnik

Regelkreis: so konstruiert, dass jede Störung automatisch korrigiert wird
Regelgröße: Zustand, der konstant gehalten werden soll
geregeltes System: abgegrenzter Raum der Regulierung
Fühler: Messinstrument
Istwert: momentaner Zustand
Regler: Istwert wird mit Sollwert (gewünschter Zustand) verglichen
Führungsgröße: Bestimmung des Sollwert
Stellgröße: Steuerbefehl
Stellglied: setzt den Steuerbefehl um
Störgröße: Ursache für die Abweichung vom Sollwert

Regulation des Blutzuckerspiegels

Senkung:
Mit der Nahrungsaufnahme, parallel zum Ansteigen der Blutzuckerkonzentration wird Insulin ausgeschüttet. Dieses wird in den Langerhans'schen Inselzellen in der Bauchspeicheldrüse produziert. Jede Erhöhung des Glucosespiegels über dem Sollwert (ca. 900mg/l Blut) wird von den ß-Zellen registriert. Diese geben dann Insulin ans Blut ab. Das Insulin (bindet an extrazelluläre Rezeptoren) wirkt, indem es die Glucoseaufnahme durch Zellen (vor allem Fett- und Leberzellen) fördert (durch Mobilisierung von Transportproteinen) und dieses in Form von Glykogen speichert und den Abbau von Glykogen hemmt. Zudem wird die Synthese von Eiweißen und Fetten aus Glucose angeregt (Speicherung und Verbrauch wird angeregt) und der Abbau von Glucose durch Zellatmung steigt. Fällt die Glucosekonzentration unter einen bestimmten Wert, wird das Insulin inaktiviert.

Erhöhung:
Durch körperliche Anstrengung senkt sich der Glucosespiegel. Im Falle eines zu niedrigen Blutzuckerspiegels schütten die a-Zellen der Langerhans'schen Inselzellen Glukagon aus. Dieses fördert in Muskeln und Leber den Glykogenabbau und damit die Glucosebildung, sowie die Freisetzung der Glucose ins Blut. Auch Proteine und Fette werden zur Glucosesynthese abgebaut.

Regelkreise

Körpertemperatur:
Regelgröße: Körpertemperatur
geregeltes System: Körper
Fühler: Thermorezeptoren (Haut/Gehirn)
Istwert: aktuelle Körpertemperatur
Regler: Hypothalamus
Sollwert: 37°C
Führungsgröße: Gehirn
Übertragung der Stellgröße: Hormone
Stellglied: Haut, Blutgefäße, Muskeln, Stoffwechsel
Störgröße: Außentemperatur, viel Bewegung

Blutglucosespiegel
Regelgröße: Blutzuckerspiegel
geregeltes System: der innere Tümpel
Fühler:Glucose-Rezeptor des Pankreas/Glucose-Rezeptor des Hypothalamus
Istwert
Regler: Langerhans'sche Inselzellen; ß & a-Zellen/Hypothalamus
Sollwert
Führungsgröße: Gehirn
Stellwert: Glucagon;Insulin/Nervenimpulse,Nebennierenmark,Adrenalin/ ACTH, Nebennierenrinde, Corticoide
Stellglied: Muskel, Leber; Fettgewebe, Leber/Muskel (Glykogenabbau); Fettgewebe, Leber (Glykogenabbau)

Diabetes mellitus

Diabetes Typ 1
Ursache: Absterben der ß-Zellen > keine Insulinausschüttung (basiert vermutlich auf einer Autoimmunerkrankung mit Antikörperbildung gegen die ß-Zellen)
Behandlung: Behandlung mit Insulin
Symptome: vermehrte Wasserabgabe durch Osmose (Ausscheidung von Glucose und Wasser im Urin nach Überschreiten der "Nierenschwelle"), Abbau von Fetten (> Übersäuerung des Blutes), Abbau von Proteinen
Folgen: Diabetisches Koma; bei Überdosierung von Insulin: hypoglykämisches Koma, Heißhunger, Zittern, Bewusstseinsstörungen, Lähmungserscheinungen
langfristig: Gefäßschäden (Nieren, Netzhaut, Herz, Gehirn) > Nierenversagen, Erblindung, Herzinfarkt, Gehirnschlag

Diabetes Typ 2
Ursache: Es ist Insulin vorhanden, dessen Wirkung jedoch gestört > Bsp. Mangel an Insulinrezeptoren
Behandlung: Diät, Gewichtsreduktion, Medikamente zur Insulinbildung


Vegetatives Nervensystem (autonomes NS)

Aufgaben:stimmt die Versorgungssysteme des Körpers auf die augenblickliche Tätigkeit ab; hält inneres Milieu in einem dynamischen Gleichgewicht; steuert die inneren Organe; besteht aus 2 Antagonisten
Sympathikus (Aktivität) > weitet Pupillen, hemmt Speichelproduktion, weitet Bronchien, beschleunigt Herzschlagfrequenz, hemmt Magen, erhöht Glucosefreisetzung der Leber, Nebennierenmark setzt Adrenalin/Noradrenalin frei, entspannt Blase, bedingt Ejakulation (Grenzstränge der Wirbelsäule)
Parasympathikus (Regeneration) > verkleinert Pupillen, erhöht Speichelproduktion, erniedrigt Herzschlagfrequenz, kontrahiert Bronchien, aktiviert Magen, regt Sekretion von Verdauungsenzymen im Pankreas an, stimuliert Gallenblase, kontrahiert Blase, bedingt Erektion (Hirnstamm, Kreuzbereich)

Stress

Definition: körperliche Anpassung auf bestimmte Belastungen oder auf Stressoren (Stress auslösende Faktoren)
Eustress: gelegentlicher Stress mit Erholungsphasen, welcher die Widerstandskraft des Körpers steigert
Distress: Dauerstress ohne Erholungspausen
allgmeines Anpassungssyndrom (AAS): Veränderungen, die sich erst nach längerer Zeit einstellen: Hemmung der Proteinbiosynthese (Herstellung eines Proteins), Förderung des Proteinabbaus in Muskeln, Knochen und lymphatischen Geweben > mehr Aminosäuren gelangen ins Blut > Neubildung von Glucose in der Leber
Fight-ot-Flight-Syndrom: Anpassungen die sofort zu Höchstleistungen befähigen: Großhirnrinde sendet nervöse Impulse zum Hypothalamus; Impulsserie an den sympathischen Teil des VNS; Impulse zu Herz, Blutgefäßen und Nebennierenmark; Folge: Herzschlagfrequenz steigt, Blutdruck erhöht, Adrenalinausschüttung im Nebennierenmark; Verengung der Blutgefäße (außer in Skelettmuskulatur) > Blutdruck steigt; Mobilisierung von Glucose durch Glykogenabbau in Leber und Muskelzellen > Blutzuckerspiegelerhöhung


Die Hypothalamus-Sympathikus-Nebennierenmark-Achse

Wenn das ZNS eine Stresssituation erkennt, schütten Zellen des sympathischen Nervensystems im Nebennierenmark Acetylcholin aus. Dies regt Zellen des Nebennierenmarks an, Adrenalin und Noradrenalin zu bilden. Noradrenalin dient der Aufrechterhaltung des Blutdrucks, Adrenalin steuert den Stoffwechselumsatz und die Herztätigkeit.

Die Hypothalamus-Hypophyse-Nebennierenrinde-Achse

Der Hypothalamus schüttet Releasing Hormone aus, welche in der Hypophyse die Bildung von ACTH bewirken. Unter ACTH-Einfluss synthetisiert die Nebennierenrinde Corticoide.

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