3 Hormone= Botenstoffe;

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1 Linder 2 S 70f 3 Hormone= Botenstoffe; 3.1 Allgemeines 2. Kommunikationssystem neben NS; allgemeine Besonderheiten der Hormone o nicht artspezifisch o wirkungsspezifisch o wirken relativ langsam (im Vergleich mit NS) o Hormone entstehen in endokrinen (innersekretorischen) Drüsen und Zellhaufen bzw. Geweben 3.2 Wichtige Hormonproduzenten Hypothalamus hormonelle Schaltzentrale im Gehirn; produziert mind. 9 Hormone; vermittelt Signale vor allem an Hypophyse (s.u.); Man unterscheidet Releasing- und Inhibiting-Hormone des Hypothal., z.b. TRH = Thyrotropin- Releasing-Hormon (regt in Hypohphyse Bildung von Thyrotropin an = TSH = Thyreoideastimul. Hormon Hypophyse An Unterseite des Zwischenhirns; 2-geteilt: Neurohypophyse =neuraler Teil = Hinterlappen Produktion von Vasopressin (regt Niere zur Resorption von Wasser an) und Oxytocin (Induktion der Wehen); Die Hormone werden in NZ gebildet, deren Somata im Hypothalamus liegen; Adenohypophyse =drüsiger Teil = Vorderlappen: 6 wicht. Hormone o Wachstumshormon: GH; Somatotropin; artspezif. (tier. wirkt nicht); bei Überschuss Akromegalie (oft Tumor; unverknöcherte Teile des Skeletts, Zunge, Ohren, Lippen); regt in Leber Bildung von Wachstumsfaktoren an o Gonadotropine: LH = Lutropin (Bild. d. Gelbkörpers), FSH = Follitropin (Reifung); regulieren Fkt. der Ovarien und Hoden; Abgabe wird durch LHRH (Gonadoliberin) aus Hypoth. gesteuert; o Prolactin: Milchproduktion; Entwicklung der Brust während Schwangerschaft; bei Männern keine Funktion bekannt, bei Überproduktion Impotenz bzw. Ausbleiben der Menstruation; Dopamin fungiert als Prolaktostatin; Saugreiz an Brustwarze führt zu Dopaminhemmung vermehrt Prolaktin bei schwangeren Frauen 20x mehr als sonst o Schilddrüsenstimulierendes Hormon: TSH = Thyreotropin; Zusammenhang vergrößerte Hypophyse - Kropf; Mangel Kretinismus; Myxödem; Überschuss Basedow) o Adrenocorticotropes Hormon: ACTH = Kortikotropin; regul. Hormonproduktion der Nebennieren Schilddrüse produziert Hormone, die den Grundumsatz kontrollieren; Thyroxin (T4) (für Therapie; läng. Halbwertszeit, leichter zu dosieren), Trijodthyronin (T3): erhöhen den GU; enthalten Jod, das mit der Nahrung (Meersalz, Meerestiere, jodiertes Kochsalz) aufgenommen wird (bei Fieber und Schilddrüsenüberfunktion wird mehr gebraucht!). Thyroxin ist wahrscheinlich Vorstufe zu T3 und wird an der Zielzelle aus T4 durch Entfernung eines Jodions hergestellt. Helmuth Bayer H:\Biologie\7. Klasse\2015\HormoneV15.docx 1 von 5

2 Ein Kropf (Struma) ist eine Vergrößerung der Schilddrüse. Ursache kann Jodmangel sein (oder entzündliche Schilddrüsenzerstörung uam) Erhöhung der TSH-Ausschüttung und darauf folgend Vermehrung der Follikelzellen der Schilddrüse. Diese Hormone benötigen keine intrazellulären Rezeptorproteine sondern beeinflussen direkt die Transkription in den Mitochondrien. Sie erhöhen den Sauerstoffverbrauch und vermehren mit verstärktem Energieumsatz auch die Wärmeproduktion. Außerdem beeinflussen sie die Wirksamkeit anderer Hormone (fördern Insulin, Glukagon, STH und Adrenalin); außerdem Erhöh. der Herzfrequenz + Kontraktilität Fördern Wachstum und Reifung (vor allem von Gehirn und Knochen wirken auf Hypophyse (Somatotropin)). Ein Mangel bei Neugeborenen führt daher zu Wachstums- und Reifungsrückstand (Zwergwuchs, verzögerte Sexualentwicklung) und zu Störungen im ZNS (Intelligenzdefekte, Krampfanfälle): Kretinismus. Behandlung innerhalb der ersten 6 Monate kann zu Verbesserung führen. Morbus Basedow: Autoimmunerkrank.; AK mit Thyreotropin-Wirkung ständ. Ausschüttung von Hormon ohne Regelung; Hervortreten der Augen durch Vergröß. d. Fettgewebes hinter Auge (AK-Reaktion) Calcitonin: reguliert Calciumstoffwechsel; CT erniedrigt den CA-Gehalt des Blutserums durch Wirkung auf Knochen und Niere: es hemmt im Knochen die durch Parathormon (aus Nebenschilddrüse) geförderte Osteoklastentätigkeit (Abbau von Knochen zur Gewinnung von freiem Ca) und erhöht an der Niere die Ausscheidung von Ca.; stimuliert Osteoblasten Nebennieren Mark: Adrenalin: bess. Versorgung der Organe, Bereitstellung von Fettsäuren, Glucose Rinde o Glucokortikosteroide: Kortisol,Kortison: erhöht Appetit, richt. Blutdruck, ausgewogener Ernährungszustand; erhöht Glucosekonzentration im Blut, verstärkt Magensaftproduktion (bei hoher Dosierung daher Gefahr von Magengeschwüren), verzögert Wasserausscheidung; wirken antientzündlich und antiallergisch (z.t. wegen der Hemmung der Proteinsynthese und der Lymphozytenbildung, z.t. wegen des Hemmeffekts auf die Histaminfreisetzung und wegen der Stabilisierung der an der Phagozytose beteiligten Lysosomen) o Mineralkortikosteroide Aldosteron, Kortikosteron: fördert Resorption von Salzen in der Niere Regulation des Blutdrucks; fördert Ausscheidung von Kalium durch Urin; In der Schwerathletik werden manchmal synthetische, anabol wirksame Steroide (Anabolika) mit der Absicht verabreicht, die Muskelbildung zu vermehren Gonaden Östrogene: sind für Entwicklung der weiblichen Geschlechtsmerkmale von Bedeutung (aber nicht so wie Androgene für Männer); sind Steroidhormone; Bildungsorte: Ovar, Plazenta, Nebennierenrinde und Leydigsche Zwischenzellen des Hodens. Dazu gehören: Östradiol, Östron, Östriol. o Uterus: fördern Proliferation und Kontraktion o Vagina: Verdickung der Schleimhaut, Abstoßung glykogenhaltiger Epithelzellen (vermehrte Milchsäureproduktion durch Bakterien - Infektionsschutz) o Zervix: Konsistenz des Schleims (flüssiger) o Befruchtungsvorgang: Wanderungsgeschwindigkeit des Eies und Vorbereitung der Spermien auf das Eindringen. o Daneben Einfluss auf Blut (Erhöhung der Gerinnungsfähigkeit - Pille!), Niere (Wasserrückhaltung - lokale Ödeme - östrogenhaltige Kosmetika zur Hautstraffung), Knochen (Bremsung des Längenwachstums), Haut (wird dünner und weicher, Verminderung Helmuth Bayer H:\Biologie\7. Klasse\2015\HormoneV15.docx 2 von 5

3 der Talgdrüsen und Vermehrung der Fettablagerung in der Unterhaut), ZNS (Sexuelles und soziales Verhalten) Gestagene: wichtigstes Hormon ist Progesteron (während der Gelbkörperphase sezerniert), Hauptaufgabe ist Vorbereitung des Genitaltraktes der Frau für die Aufnahme und Reifung des befruchteten Eies und Aufrechterhaltung der Schwangerschaft. Bildungsort sind Gelbkörper, Follikel, Plazenta und auch beim Mann die Nebennierenrinde. Für fast alle Wirkungen ist ein vorhergehender oder gleichzeitiger Einfluss von Östradiol nötig. o Uterus ist Hauptzielorgan (Schleimhautaufbau, Gefäßversorgung, Glykogengehalt). o Zervix: macht Schleim für Spermien undurchdringbar o Brust: Entwicklung des Milchgangsystems o ZNS: hohe Dosen wirken anästhetisch, fördert Bereitschaft für epileptische Anfälle, thermogener Effekt - führt zur Erhöhung der Basaltemperatur und ist wahrscheinlich Ursache für Verhaltensstörungen und Depressionen vor der Menstruationsblutung und gegen Ende der Schwangerschaft Androgene: Testosteron, 5- -Dihydrotestosteron (DHT); Funktionen: Geschlechtsdifferenzierung, Samenbildung, Geschlechtstrieb beim Mann; Bildungsorte: Hoden, Ovar, Nebennierenrinde; Testosteron kann auch zu Östradiol umgebaut werden. Regelung erfolgt durch LH und FSH, die beim Mann kontinuierlich ausgeschüttet werden (hängt davon ab ob frühkindlich T auf ZNS gewirkt hat oder nicht). T steuert auch Ausbildung der sekundären männlichen Geschlechtsmerkmale (Genitalwachstum, Behaarungstyp, Körperbau, Kehlkopfgröße (Stimmbruch), Talgdrüsenaktivität (Akne)). T hat fördernden Effekt auf Blutbildung und wirkt anabol (stärker entwickelte Muskulatur bei Männern) und beeinflusst bestimmte Verhaltensweisen wie Aggressivität. Eine Überproduktion von Androgenen oder eine künstliche Testosterongabe kann zur Vermännlichung des weiblichen Organismus führen Pankreas, Darm regulieren Verdauung und Verwertung der Nahrung Pankreas: Insulin (senkt Blutzucker), Glucagon (hebt Blutzucker); Regulation des Stoffwechsels von KH, Proteinen, Fetten Darm bildet Sekretin, Cholecystokinin; fördern Freisetzung von Galle und Verdauungssäften aus Pankreas 3.3 Bau und Wirkungsweise von Hormonen Bau von Hormonen nach chem. Bau werden 3 Gruppen unterschieden Peptidhormone: kettenförmig verknüpfte Aminosäuren; es gibt versch. Formen und Größen (TRH - 3AS, Parathormon 84 AS); wasserlöslich Steroidhormone: kleiner als Peptide, gut fettlöslich; Bsp.: Cortisol, Östradiol, Aldosteron Aminosäurenabkömmlinge: Adrenalin, Thyroxin: entstehen aus Tyrosin Wirkungsweise von Hormonen 1. Peptidhormone und Adrenalin: werden von Rezeptor auf Zelloberfläche der Zielorgane erkannt und gebunden um diese Information in Reaktion von Zellorganellen umzusetzen bedient sich die Zelle verschiedener Botenstoffe = second messengers: 3 wichtige Typen o Kalzium: einfachster messenger. Wenn es nach Membranpotentialänderung in Zelle eindringt erhöht sich Ca-Konz. Das ermöglicht Reaktionen wie Kontraktion der Myofibrillen, Freisetzung von Neurotransmittern aus Synapsen. Helmuth Bayer H:\Biologie\7. Klasse\2015\HormoneV15.docx 3 von 5

4 o Zyklisches Adenosinmonophosphat, camp: Derivat von ATP. Für Peptid-Hormone wichtig! Der Membranrezeptor gibt Konformationsänderung an ein GS-Protein (stimulierendes GTPbindendes, regulatorisches Protein) im Zellinneren weiter, das durch Guanosintriphosphat (GTP) aktiviert wird. Daraufhin stimuliert das Protein G die Adenylatzyklase, die ATP in camp umwandelt (parallel dazu kann durch hemmendes Hormon der Rezeptor Gi (Inhibitor) aktiviert werden, der die Adenylatcyclase hemmt). camp (wasserlöslich und daher ins Cytosol diffundierend) reagiert in Zelle mit Adenylatkinase, die die Phosphorylierung von Proteinen katalysiert - das macht die Proteine funktionsfähig, und diese können dann den spez. Effekt der Steuerung auslösen. (Choleratoxin hemmt Abschalten von Gs, Keuchhustentoxin verhindert Hemmung von Adenylatcyclase durch Gi, Koffein hemmt Abbau von camp). o Phosphoinositol, IP3: ähnlich wie camp-system, es fehlt aber Hemmsystem. Eigentlicher Wirkstoff ist letztlich das Inositoltriphophat (IP3), das aus dem ER Ca2+ freisetzt. 2. Steroidhormone: 145.2b; (Östrogene, Progesteron, Glucocorticoide) und Schilddrüsenhormone wirken auf die Genexpression. Sie müssen in die Zelle eindringen, um ihre Wirkung im Zellkern zu entfalten. Die Rezeptoren dieser Hormone sind DNA-bindende Proteine mit metallbindenden Fingern. Die Bindung eines Steroid- oder Schilddrüsenhormons an den Rezeptor wandelt diesen in einen Transkriptionsverstärker um; spezifische Gene werden nun exprimiert. relativ langsamer Weg Linder 2 S 97f 3.4 Steuerung von Körpervorgängen durch Hormone am Beispiel des weiblicher Zyklus kann in 3 Phasen eingeteilt werden (wenn man vom Uterus ausgeht) 1. Proliferationsphase: beginnt mit Ende der Blutung; Aufbau der Uterusschleimhaut, am Ende Ovulation Details: FSH fördert im Ovar das Reifen von Follikeln. Zellen, die den Follikel umgeben produzieren Androgene, die durch Aromatase in Estrogene umgewandelt werden. Der steigende Estrogenspiegel hemmt die Ausschüttung von FSH und LH. Der sehr hohe Spiegel an Estrogen, der kurz vor der Ovulation erreicht wird, förder die LH-Sekretion kurzfristig (noch nicht geklärt). Etwa 24h nach diesem Gipfel kommt es zum Eisprung 2. Sekretionsphase: aus Follikel entsteht Gelbkörper, der Progesteron und Estrogen produziert; wird Eizelle befruchtet, so beginnt am 6. Tag die Einnistung in den Uterus. Wird sie nicht befruchtet folgt die Blutung Details: Der Gelbkörper produziert etwas Estrogen aber vor allem Progesteron (Wirkung s.o.). Beide Hormone hemmen LH. Durch den sinkenden LH-Spiegel geht der Gelbkörper langsam zugrunde, was zur Abnahme seiner Hormone führt. Wurde das Ei befruchtet, so produziert das Chorion (Embryonalhülle) ab dem 8. Tag nach der Befruchtung Humanchoriongonadotropin (hcg), das den Gelbkörper vor der Degeneration rettet. hcg ist jenes Hormon, das bei Schwangerschaftstests für zu Hause nachgewiesen wird. 3. Menstruationsphase Auf diese Abnahme reagieren die Gefäße der Uterusschleimhaut mit einer Vasokonstriktion, was zu Minderdurchblutung führt (=Ischämie). Die absterbende Schleimhaut wird abgestoßen. Wirkung der Pille: Durch sie ist der Spiegel an Estrogenen und Gestagenen erhöht, was zu einer Hemmung von LH und FSH führt. Dadurch bleibt der physiologische Anstieg von Estrogen in der ersten Hälfte des Zyklus aus. Da sein Spiegel dauernd erhöht ist, kommt es nicht zum LH-Gipfel und damit auch nicht zur Ovulation. Das Gestagen verhindert durch eine Verdickung des Zervixschleims zusätzlich das Eindringen der Spermien in den Uterus. Nebenwirkungen z.b. erhöhtes Thromboserisiko, evt. Gewichtszunahme (Einlagerung von Wasser). Helmuth Bayer H:\Biologie\7. Klasse\2015\HormoneV15.docx 4 von 5

5 Sportlerinnen-Trias: gestörtes Essverhalten, Amenorrhoe und Osteoporose Am Beginn steht meist der Zwang Gewicht zu verlieren. Amenorrhoe kommt durch Mangel an Gonadotropin-RH zu Stande, was wahrscheinlich mit dem niedrigen Körperfettgehalt zusammenhängt. Weil Östrogene aber auch den Knochen helfen Ca zu erhalten, sind chronisch niedrige Östrogenspiegel mit dem Verlust der Knochendichte verbunden ( alte Knochen in jungen Frauen ). Im Gegensatz zum Menschen und anderen Primaten kommt es bei anderen Säugern nicht zur Menstruationsblutung stattdessen wird die Uterusschleimhaut resorbiert = östrischer Zyklus. Während der Proliferationsphase kann etwas Blut (aus der dicken Schleimhaut) austreten. Beim monöstrischen Zyklus (z.b. Bärin) wird Weibchen einmal im Jahr fruchtbar, beim diöstrischen Zyklus (z.b. Hündin) zweimal. Helmuth Bayer H:\Biologie\7. Klasse\2015\HormoneV15.docx 5 von 5