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Schule > Biologie > Grundlagen der Biologie > Die Hormone

Hormone

Funktion:
- Hormon = aus dem griechischem Wort für „antreibend“ abgeleitet
- chemische Botenstoffe, die in endokrinen (innere Sekretion aufweisend) Zellen produziert werden
- unter bestimmten Vorraussetzungen findet eine Sezernierung (Freigabe) in die Blutbahn statt
- mittels des Blutes gelangen sie zu den Zielzellen wo es zu einer spezifischen Wirkung kommt
- an den Zielzellen befinden sich Hormonrezeptoren die für sich spezifische Hormone binden können ( Schlüssel-Schloss-Prinzip)

Herkunft und Leistung:
- verschiedene Drüsen, die Hormone produzieren wie z.B. Hypothalamus, Hypophyse, Schilddrüse, Nebennieren, Bauchspeicheldrüse etc.
- übergeordnete Rolle spielt der Hypothalamus: fungiert als Schaltzentrale und verrechnet Informationen aus Nervenzellen, anderen Gehirnzentren und dem inneren Körpermilieu
- setzt Releasinghormone frei die, die Freisetzung von Hormonen der darunter gelegenen Hypophyse steuert
- Hormone der Hypophyse kontrollieren wiederum Hormone peripher gelegener Drüsen
- Hypophyse kontrolliert die Keimdrüsen (Eierstöcke bzw. Hoden), Nebenniererinde und die Schilddrüse

Unterteilung der Hormone:
- Informationen über die Wirkung eines Hormons sind in seiner Struktur kodiert

1: Peptid- und Proteinhormone
- bestehen aus kurzen oder langen Aminosäureketten > sind zu einer charakteristischen Raumstruktur gefaltet
- z. B. Insulin, Glucagon (Antagonist zu Insulin), Hormone des Hypothalamus und der Hypophyse
2:Steroidhormone
- dazu gehören die Sexualhormone
- lipophil (fettliebend)
- bestehen aus Cholesterin und sind mit den Lipiden verwandte Moleküle
- z.B. Testosterone, Östradial, Cortisol
3:aus Aminosäuren gebildete Hormone
- hydrophil (wasserliebend)
-einige bestehen aus Derivat
- z.B. Adrenalin > besteht aus der Aminosäure Tyrosin
4:aus Fettsäure gebildete Hormone
- z.B. Prostaglandine (Schmerzempfindung)
- Zellen werden oft in zusammengefassten Organen produziert, diese Organe nennt man endokrine Drüsen
- andere werden in peripher im Körper verstreuten Zellen produziert (Gewebshormone im Verdauungssystem > beeinflussen lokal begrenzte Vorgänge wie z.B. Salzsäureproduktion des Magens)

Herstellung von Hormonen:
1:Peptid- und Proteinhormone
- werden mittels der PBS (Proteinbiosynthese) hergestellt
- Zellen rufen die Information über die Anordnung der Aminosäuren auf der DNS ab
- Transkription >DNS Sequenz in m-RNA umgeschrieben
- Translation > Ribosome übersetzen die Information in die Aminosäuresequenz des Hormons
- nur Vorläufermolekül + 1 Aminosäurekette (Proinsulin)
- Proinsulin = Kette aus 84 Aminosäuren, A-Kette (21 Aminosäuren), B-Kette (30 Aminosäuren, endgültiges Hormon)
- anderen 33 Verbundspeptide sorgen für die räumliche Orientierung bei der Auslegung der 3 Schwefelbrücken
- aktive Molekül wird herausgeschnitten > Golgi Apparat in Vesikel verpackt
- Bei Signal, Ausschüttung der Vesikel in die Blutbahn oder in die Gewebsflüssigkeiten
2:Steroidhormone
- bestehen aus Cholesterin, das der Bestandteil der Zellmembranen ist
- es kann im Cytoplasma in Lipidtröpchen gespeichert werden
- durch geringfügige chemische Veränderung, die von spezifischen Enzymen katalysiert werden entstehen aus Cholesterin schrittweise die verschiedenen Steroidhormone
Cholesterin
Pregnenolon
Progesterone
Testosterone Cortisol Aldosteron
Östradiol
- Enzyme der Drüsen bestimmen welches Hormon aus Progesteron wird
z.B. Nebennierenrinde = Progesteron > Cortisol

Wirkungsmechanismus der Hormone:
- Hormonrezeptoren in Zielzellen unterschiedlich verteilt, hängt davon ab ob Hormone durch die Membran diffundieren können oder nicht
- Steroidhormone können aufgrund der lipophilen Eigenschaft Membran passieren, Rezeptor im Cytoplasma
- Peptid- und Proteinhormone können nicht diffundieren, Rezeptor an der Zelloberfläche
- Bindung (Schlüssel-Schloss-Prinzip) des Hormons und Rezeptors > Hormon-Rezeptor-Komplex
- spezifische Wirkung wird entfaltet

- wegen der Lage des Rezeptors gibt es zwei Wirkungsmechanismen:

Wirkungsweise der Steroidhormone:

1: Zellmembran wird passiert
2: wird von Rezeptor gebunden ( Rezeptor = 800 Aminosäuren, die eine bestimmte Struktur aufweisen, besitzt 2 Bindungsstellen)
3: Bindungsstelle für das Hormon
4: Bindungsstelle für einen DNS-Abschnitt, ohne Anbindung eines Hormons geringe Affinität zu DNS-Abschnitten
5: Hormon ändert Raumstruktur > Affinität steigt
6: Hormon-Rezeptor-Komplex bindet spezifischen DNS-Abschnitt
> Regulation der Transkription
7:RNA-Polymerase synthetisiert m-RNA > diffundiert durch Kernporen
8: Umsetzung in Aminosäuresequenz (Translation)
9: Protein entfaltet Stoffwechselwirkung, z.B. als Enzym das eine Stoffwechselreaktion katalysiert
Wirkungsweise der Peptid- und Proteinhormone sowie Adrenalins
Wie gelangt die Information von der Zellmembran ins Cytoplasma?
- neben dem Hormon existier ein 2. Botenstoff (second Messanger) in diesem Fall
cyclisches Adenosinmonophosphat, kurz cAMP
1: Hormon wird vom Rezeptor in der Zellmembran gebunden > Struktur ändert sich
2: veränderter Rezeptor koppelt an das Enzym Adenylatcyclase
3: Enzym aktiviert > ATP wird zu cAMP ungewandelt > Anstieg der intrazellulären Konzentration von cAMP
4: cAMP wirkt als allosterischer Aktivator auf Proteine im Cytoplasma ( Proteinkinasen)
5: Proteine im Cytoplasma werden durch Proteinkinase phosphoryliert > Steigerung bzw. Hemmung der Enzym-Aktivität
6: Beeinflussung von Enzymen, die Stoffwechselreaktionen katalysieren
7: Beeinflussung von Kernproteinen, die, die PBS regulieren
8: Signalkette wird gestoppt indem Reaktion rückgängig gemacht wird, Enzyme wandeln cAMP in AMP um und entfernen die Phosphatgruppen
9: 2. Rezeptoren können bei Bindung eines Hormons das cAMP Bildung hemmen. Aktivierung und Deaktivierung der Regulationsproteine und Enzyme

Inaktivierung der Hormone:
- um endlose Wirksamkeit zu verhindern

- drei Abbauwege:
1: - manche Hormone im Blut binden nie an Rezeptoren und werden durch Enzyme in Organen wie Leber und Niere abgebaut
2:- Hormone oder Abbauprodukte werden über die Niere kontinuierlich ausgeschieden
3:- Hormone, vor allem Steroidhormone, werden intrazellulär durch Lysosome abgebaut.

Prinzipien der hormonellen Regulation:
- dreistufiger, hierarchischer Prozess
- Regulationszentrum (Hypothalamus),besteht aus Nervenzellen die mit Nervenzellen des Gehirns verschaltet sind
- Nervenzellen produzieren Hormone (Neurohormone), die in ein Blutgefäß, das den Hypothalamus mit der Hypophyse verbindet, freigesetzt werden
- diese Hormone (Releasinghormone), diese haben die Ausschüttung eines zweites Hormons aus der Hypophyse zur Folge, Hormon befinden sich im Körperkreislauf
- Körperperipherie z.B. Niere gibt ein drittes Hormon ab, dieses verteilt sich im Körper und gelangt an die Zielzellen wo es eine physiologische Wirkung entfaltet
Hypothalamus
Rückkopplung Releasinghormon
Hypophyse
Hypophysenhormon
periphere Drüse
Wirkhormon
Zielzelle
- Rückkopplung erfolgt nicht erst über Sollwert
- Hormonkonzentration im Blut > verminderte Abgabe des Releasinghormons (Hypothalamus) oder die Abgabe des Hypophysen Hormons wird gesenkt
- periphere Drüse nicht angeregt > Hormonspiegel sinkt
- Regelgröße ist die Konzentration des Hormons im Blut

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