Hormone und ihre Wirkungs­weise – Ein umfassen­der Überblick

Hormone

Hausarbeit – Biologie

Lukas Hoppe

Inhaltsverzeichnis

Einleitung. 3

Verschiedene Arten von Hormonen. 3

Proteine und Peptide. 3

Steroide. 3

Amine. 3

Hormondrüsen und übergeordnete Systeme im Gehirn. 4

Die Hierarchie der Hormondrüsen. 4

Die Wirkungsweise von Hormonen. 5

Die hydrophilen Hormone. 5

Die lipophilen Hormone. 5

Der Abbau der Hormone. 6

Wirkungsweise von Hormonen im Vergleich zum Nervensystem6

Steuerung der Hormone am Beispiel der Schilddrüsenregulation. 6

Im Vergleich zur technischen Steuerung. 8

Stress und seine Wirkung auf den Körper und das Herzkreislaufsystem9

Positiver und negativer Stress. 9

Abbildungsverzeichnis. 11

Literaturverzeichnis. 11

Einleitung

Hormone sind chemische Botenstoffe, die zum größten Teil in Drüsen, aber auch in Geweben des Organismus gebildet werden und von dort aus in das Blut oder direkt an die Rezeptoren der Zielzelle abgegeben werden. Sie sind hierbei im Körper nicht nur für den Fortpflanzungstrieb, sondern auch für die Regulierung des Stoffwechsels, des Wachstums und der Körpertemperatur verantwortlich.

In Zusammenarbeit mit dem Nervensystem koordinieren und regulieren die Hormone die Funktionen der Einzelorgane und des Gesamtorganismus.

Verschiedene Arten von Hormonen

Nach ihrer chemischen Struktur und den verschiedenen Synthesewegen werden Hormone häufig in drei Gruppen eingeteilt: Proteine und Peptide, Amine und Steroide.

Proteine und Peptide

Diese Hormone bestehen aus Aminosäureketten und sind überwiegend wasserlöslich.

Es gibt hierbei etwa 20 verschiedene Aminosäuren, welche die Grundbausteine der Proteine sind. Jede Aminosäure trägt eine basische Aminogruppe (-NH₂) und eine saure Carboxylgruppe (-COOH) am selben Kohlenstoffatom (siehe Abbildung 1). Reagieren diese beiden Gruppen miteinander, wird Wasser abgespalten und es entsteht eine Peptidbindung. In Proteinen sind mindestens 100 dieser Aminosäuren miteinander verbunden.

Sind es weniger, spricht man von Polypeptiden.

Der Rest R, auch Seitenkette genannt, ist hierbei charakteristisch für die einzelne Aminosäure. In der Abbildung 2 ist für den Rest R exemplarisch die Aminosäure Asperat zu sehen.

Dieser Rest kann neutral, sauer, basisch, polar oder unpolar sein. Setzt sich die Aminosäure mit unpolaren Seitenketten zusammen, ist diese hydrophob, also fettlöslich. Besteht sie hingegen aus polaren Seitenketten, ist diese hypophil.

Steroide

Diese Hormone leiten sich von Cholesterin ab, da Cholesterin zu den Lipiden gehört sind Steroidhormone fettlöslich.

Amine

Amine sind Hormone, die aus Aminosäuren gebildet werden, hierbei handelt es sich um kleine Moleküle. Sie sind überwiegend wasserlöslich, aber es gibt auch fettlösliche Amine.

Hormondrüsen und übergeordnete Systeme im Gehirn

Das Hormonsystem ist ein endokrines System (von griechisch endon „innen“, und krinein „entscheiden, abscheiden“), was soviel bedeutet wie „innen liegend“. Hierbei geben die endokrinen Drüsen ihre Produkte, die Hormone, in das Blut ab und verbleiben im Körper. Dagegen gibt es auch exokrine Drüsen, die ihr Produkt nach außen abgeben, wie zum Beispiel die Schw.....[Volltext lesen]

Falls eine zu hohe bzw. zu niedrige Hormonkonzentration im Blut vorhanden sein sollte, wird diese durch die negative Rückkopplung wieder ausgeglichen. Ist die Konzentration zu hoch, wird die Produktion gestoppt, indem das Hormon die Ausschüttung der Releasing-Hormone bzw. der Steuerhormone hemmt. Ist hingegen die Hormonkonzentration zu niedrig, wird die hemmende Wirkung der Releasing-Hormone wieder aufgehoben und die Produktion bzw.

Ausschüttung wieder angeregt.

Die Wirkungsweise von Hormonen

Wenn die Hormone in den Blutstrom aufgenommen wurden, werden sie an Zielzellen mit speziellen Rezeptoren („Andockstellen“) gesandt, wo das jeweilige Hormon mithilfe des „Schlüssel- Schloss- Prinzip“ gebunden wird. Solche Rezeptoren finden sich im Zytoplasma, in der Zellmembran oder im Zellkern der Zielzelle.

Wie bereits im Kapitel „Verschiedene Arten von Hormone“ erwähnt, gibt es lipophile und hydrophile Hormone. Sie reagieren daher aufgrund der Doppellipidschicht der Membran unterschiedlich.

Die hydrophilen Hormone

Die wasserlöslichen Hormone, wie z.B. Peptidhormone, werden durch Exocytose (=Stoffausscheidung) ausgeschleust und ins Blut abgegeben. Wenn sie die Zielzelle erreicht haben, binden sie sich an Signalrezeptoren. Diese Rezeptoren befinden sich in der Zellmembran, wobei ein Teil des Rezeptors zur Bindung des Hormons aus der Membran nach außen ragt. Durch die Bindung eines Hormons an seinen Rezeptor wird eine Kette von biochemischen Prozessen ausgelöst, die entweder zu einer Veränderung von Funktionen im Zytoplasma oder zu einer veränderteren Genregulation (Transkription) im Zellkern führt.

Die lipophilen Hormone

Die fettlöslichen Hormone hingegen, wie beispielsweise die Steroide, werden aus der endokrinen Zelle durch die Membran diffundiert. Dies ist möglich, da die Doppellipidmembran zum größten Teil aus lipophilen Molekülen besteht. Sie sind während ihres Transports im Blut an Transportproteine gebunden. Wegen ihrer Fettlöslichkeit können die Hormone die Plasmamembran der Zielzelle durchqueren und binden sich im Inneren der Zelle - entweder im Zytoplasma oder (wie in der Abbildung zu sehen) im Zellkern - an seine Rezeptoren und sorgen hier für eine veränderte Gentranskription.

Viele Hormone lösen in den einzelnen Gewebe aber verschiedene Reaktionen aus. Welche Wirkungen ein einzelnes Hormon erzielt, hängt davon ab, welche Moleküle in den Zielzellen das Signal aufnehmen, weiterleiten oder darauf reagieren. Ein Beispiel hierfür sind die Wirkungen des Adrenalins, das die Reaktionen des Organismus auf kurzfristi.....

Im Unterschied zum Hormonsystem werden im Nervensystem Reize über eigene Nervenbahnen schnell (bis zu 100 m/s), aber lokal meist eng begrenzt weitergeleitet. Hormone werden über Blutbahnen im Körper relativ langsam (bis 0,5 m/s) im ganzen Körper verteilt. Die Wirkungsdauer des Nervensystems ist kurz, wohingegen die Wirkungsdauer der Hormone länger anhält.

Zudem wirken Hormone an den Rezeptoren der Zielzellen, die Erregungen der Nerven wirken in den Synapsen und an den Rezeptoren der postsynapischen Membran.

Steuerung der Hormone am Beispiel der Schilddrüsenregulation

Die Schilddrüse ist eine Hormondrüse, die wie ein „H“ geformt, vor der Luftröhre liegt. Der rechte wie auch der linke Lappen wölbt sich um den Schild- und Ringknorpel des Kehlkopfes, dabei werden die beiden Lappen durch den Isthmus verbunden.

Die Ausschüttung der Hormone der Schilddrüse wird über einen Regelkreis gesteuert. Ein Reiz von außen z.B. Kälte bringt den Hypothalamus dazu, dass Thyrotropin-Releasing-Hormon (TRH) auszuschütten, dessen Ziel der Hypophysevorderlappen ist. Dieser reagiert daraufhin mit der Ausschüttung eines schilddrüsenstimulierenden Hormons namens TSH, welches mit dem Blut zu einer endokrinen Drüse, der Schilddrüse, wandert.

Diese reagiert mit der Ausschüttung der Schilddrüsenhormone T3 und T4, welches iodhaltige Hormone sind, die zu ihrem Zielgewebe wandern um dort eine Reaktion hervorzurufen. Im Beispiel mit dem Reiz der Kälte führt dieser Vorgang zu einer Steigerung der Stoffwechselrate, so dass mehr Wärmeenergie frei wird und die Körpertemperatur steigt. Die negative Rückkopplung des Schilddrüsenhormons auf den Hypothalamus sowie den Hypophysevorderlappen verhindert hierbei eine Überreaktion auf den Reiz.

Bei Iodmangel kommt es zu einer mangelhaften Sekretionsrate von T3 und T4. Es kann somit keine negative Rückkopplung auf den Vorderlappen sowie den Hypothalamus stattfinden. Infolgedessen produziert die Hypophyse fortwährend TSH, welches zur Folge ein übermäßiges Schilddrüsenwachstum (harter Kropf) haben kann. Diese sogenannte Schilddrüsenunterfunktion können bei Erwachsenen zu Symptomen wie Gewichtszunahme, Müdigkeit und Kälteempfindlichkeit infolge von Stoffw.....

Was zur Folge eine Veränderung im Stellglied (Heizung) hat. Es ist somit ein Kreislauf entstanden, der ohne äußere Einwirkung selbständig die Raumtemperatur regelt. Auftretende Störungen, z. B. der Wärmeverlust des Zimmers durch das Fenster, werden so fortlaufend festgestellt und korrigiert.

Auch die Steuerung des Hormonsystems (Abbildung 5 rechts) folgt diesem Prinzip. Die Regelgröße, im vorherigen Beispiel die Raumtemperatur, ist im Beispiel der Schilddrüse die T3/T4- Konzentration. Die Regelstrecke ist hierbei als Organismus und die Schilddrüse als Stellglied bezeichnet. Gemessen wird der entsprechende Istwert mit Hilfe von Messzellen („Fühlern“) am Hypophysevorderlappen.

Sie sind spezifisch und dort angebracht, wo die Auswirkung der zu regelnden Größe besonders stark ist. Das zentrale Nervensystem mit dem Hypothalamus ist hierbei das Regelzentrum, welches den Sollwert der T3/T4-Konzentration ermittelt. Sollte dieser Istwert von dem Sollwert abweichen, wird eine Veränderung der Hormonkonzentration von den beiden Iodhormonen eingeleitet.

Das Stellglied (Schilddrüse) hemmt bzw. fördert dann die Produktion ihrer Hormone. Die Regelgröße kann durch Störgrößen wie beispielsweise durch Kälte oder Iodmangel beeinflusst werden.

Abbildung 5

Stress und seine Wirkung auf den Körper und das Herzkreislaufsystem

Positiver und negativer Stress

Kopfschmerzen, Angst oder ein rasender Herzschlag. All das wird durch Stress verursacht. Stress ist hierbei eine unspezifische Reaktion des Körpers auf Umweltreize wie Wärme, Kälte, Hunger, aber auch Verletzungen und Schmerz. Diese nennt man auch Stressoren, zu denen auch psychische Belastungen wie Leistungsdruck und Kummer zählen. Unser Körper kann sich diesen Situationen anpassen, wobei man zwischen Notsituationen und Dauerbelastungen unterscheiden muss.

Bei Reizen von außen werden die Informationen über Nervenbahnen im Großhirn verarbeitet und durch Impulse an den Hypothalamus weitergeleitet. Vom Hypothalamus aus werden diese Informationen über das vegetative Nervensystem (durch den Sympathikus) als Impulse an das Herz, die Blutgefäße und das Nebennierenmark gesendet. Neurosekretorische Zellen reagieren darauf mit der Freisetzung der stressbedingten Nervenimpulse Adrenalin und Nordadre.....

Diese wirken sich auf den Glucosestoffwechsel und das Immunsystem aus. Die Glucocorticoide (lipidlösliche Nicht-Proteine) geben dem Körper die nötige Widerstandskraft um die Situation zu meistern und erhöhen die Resistenz des Körpers bei Schock und Kollaps. Der Mensch ist nun in der Lage Belastungen wie Hitze, Kälte und Hunger, aber auch seelische Beeinträchtigungen, auf längere Zeit hin, auszuhalten.

Riskant wird es erst dann, wenn der Körper zu lange Stress ausgesetzt wird. Das Gefährliche an länger anhaltenden Stress ist, dass die Hormone des Nebennierenmarks die Freisetzung von Fettsäuren fördern, damit der Körper optimal mit Energiezufuhr versorgt werden kann. Dadurch steigt jedoch der Blutzuckerspiegel, was schädlich sein kann, wenn der Körper immer wieder diesem Zustand ausgesetzt wird.

Es besteht die Gefahr von Bluthochdruck sowie der Anreicherung der freigesetzten Fettsäuren im Blut. Über die Jahre hinweg können sie sich so an den Gefäßwänden anlagern und es kommt zu den sogenannten „Managerkrankheiten“ wie Arteriosklerose und Herzinfarkt. Weitere Schädigungen durch längeranhaltenden Stress können der Abbildung 6 entnommen werden. Dies wird als Distress (gr. dis= „schlecht“) oder negativer Stress bezeichnet.

Hierbei ist noch wichtig zu erwähnen, dass kein Stress ebenfalls nicht gesund für den Menschen ist. Denn Stress erzeugt eine Anspannung, die nötig ist, um Leistung erbringen zu können. Zudem ist ein richtiges Zusammenspiel zwischen An- und Entspannung nötig um gesund zu bleiben

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Siegfried: Biologie für Dummies, 1. Auflage 2007, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Seite 73

Abbildung 2: Siegfried: Biologie für Dummies, 1. Auflage 2007, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Seite 73

Abbildung 3: Cambell/Reece: Biologie, 8. Auflage, Pearson Studium, Seite 1195

Abbildung 4: Cambell/Reece: Biologie, 8. Auflage, Pearson Studium, Seite 1187

Abbildung 5: San.....