4. Das Hormonsystem - biomatrix

Hormonsystem; Biologiekurs Klasse 12
4. Das Hormonsystem
4.1 Überblick über das Hormonsystem des Menschen
4.1.1 Einführung und Vergleich Hormonsystem-Nervensystem
4.1.2 Hormondrüsen, Stoffgruppen und Wirkung von Hormonen
4.1.2. Hierarchie der Hormondrüsen Bedeutung der Hypophyse
4.1.2.2 Hormondrüsen ohne Steuerung durch die Hypophyse
4.1.2.3 Hormone im menschlichen Körper
4.1.3 Grundprinzipien der hormonellen Informationsübertragung
4.2 Schilddrüse
4.2.1 Anatomie, Normal-Fehlfunktion 4.2.2 Ursachen von Funktionsstörungen, Regelkreisschema,
4.3 Pankreas als endokrine Drüse; Blutzuckerregulation
4.3.1 Anatomie und Funktion; Insulin/Glucagon; Regelkreisschema, Diabetes;
4.4 Nebenniere; Streß
4.4.1 Flight-and-Fight-Syndrom , Allg. Anpassungssyndrom, Stressoren
4.5 Ovarialzyklus
4.5.1 weibliche Sexualorgane, Hormonelle Regulation, hormonelle Empfängnisverhütung
4.6 Pflanzenhormone
4.6.1 Auxine, Gibberelline, Abscisinsäure, Cytokinine, Ethylen u.a.
4.7 Glossar Hormone
t Biomoleküle in
4.1 Überblick über das Hormonsystem des Menschen
4.1.1 Einführung und Vergleich Hormonsystem-Nervensystem
Neben dem Nervensystem, das für schnelle und zielgerichtete Steuerung der Körperstrukturen
ausgelegt ist, besitzen die Organismen (Tiere und Pflanzen) noch ein weiteres System zur
Informationsübertragung, das langsamer wirkt, dessen Wirkung aber länger andauert:
das Hormonsystem.
Über das Hormonsystem werden insbesonders Reproduktion, Wachstum und Entwicklung,
Mobilisierung von Abwehrkräften gegen Stressoren, Aufrechterhaltung des Elektrolyt-Wasser- und
Nährstoffgleichgewichts des Bluts, der Zellstoffwechsel und das Energiegleichgewicht reguliert.
Damit hat der Körper eine weitere Möglichkeit, Körperfunktionen innerhalb sehr enger Grenzen
konstant zu halten und etwaige Veränderungen sofort wieder auszugleichen. Dieses Verhalten wird
als Homöostase bezeichnet.
Das Nervensystem benutzt zur Informationsübertragung spezielle Leitungen und elektrische Impulse,
das Hormonsystem das Blut und spezielle chemische Stoffe, die Hormone.
(griech. hormao = antreiben)
Hormone sind Botenstoffe, die in Drüsen oder Geweben gebildet werden, ins Blut
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ausgeschüttet werden und in kleinen Mengen an Zielzellen im Körper wirken.
Man nennt das Hormonsystem auch endokrines System. Der Begriff endokrin kommt aus dem
griechischen: endo=innen + krinein=absondern. Ebenfalls spricht man bei
den Hormondrüsen von endokrinen Drüsen im Gegensatz zu exokrinen Drüsen wie z. B. die
Schweißdrüsen, die ihr Sekret nach außen absondern.
Drüsen sind mehrzellige Organe (oder Zellen), die allgemein aus einem Drüsenkörper und meist
einem Ausführungsgang bestehen wodurch ein Sekret abgesondert wird. Hormondrüsen sondern
dieses innerhalb des Körpers ab, exokrine Drüsen nach außerhalb.
Pheromone
Pheromone sind ebenfalls chemische Stoffe die der Informationsübertragung dienen, werden jedoch
benutzt, um Informationen an andere Individuen zu senden. Man findet sie von den einfachsten
Wirbellosen bis zum Mensch. Bienenköniginnen, Ameisen und z. B. Ratten kontrollieren ihre
Kolonien mit Pheromonen. Phermonone dienen auch bei allen Tieren und dem Menschen als
Sexuallockstoffe. Dies wird in der biologischen Schädlingsbekämpfung ausgenützt.
Pheromone im männlichen Schweiß beim Menschen können z. B. den weiblichen Zyklus
beeinflussen.
4.1.2 Hormondrüsen, Stoffgruppen und Wirkung von Hormonen
Endokrine Drüsen sind:
Die Lage und Namen der Hormondrüsen des
Menschen kann man nebenstehender
Abbildung entnehmen. Daneben sind noch
verschiedene Gewebe in der Lage, Hormone
zu bilden. Deshalb unterscheidet man auch:
Drüsenhormone und
Gewebshormone
Hypophyse, Schilddrüse, Nebenschilddrüse, Nebenniere, Epiphyse
Organe, die endokrines Gewebe enthalten sind:
je nach ihrem Bildungsort. Gewebe sind
Verbände gleichartiger Zellen mit
gemeinsamer Funktion. Hormonell aktiv sind
viele Gewebe z.B die Nieren, die Plazenta
oder die Dünndarmschleimhaut und Lunge,
Haut und der Magen-Darm-Trakt.
Bauchspeicheldrüse, die Geschlechtsorgane Ovar und Hoden und Leber, Niere und die
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Verdauungsorgane.
Die Thymusdrüse produziert verschiedene Peptide die lokal, hormonähnlich die Reifung bestimmter
weißer Blutkörperchen fördern und ist deshalb keine Hormondrüse im eigentlichen Sinn.
Alle endokrinen Drüsen und Gewebe haben die folgenden allgemeinen Eigenschaften:
Sie setzen ihre Hormonprodukte ohne Ausfuhrgang ins Blut frei.
Sie besitzen eine ausgiebige Blutversorgung.
Die Zellen jeder Drüse sind um Kapillaren angeordnet, z. B. als Glomeruli.
Jede Drüse enthält mehr als einen Zelltyp und produziert mehr als 1
Hormon
Die Drüsen werden durch das autonome NS innerviert oder stehen unter
direkter Kontrolle durch den Hypothalamus
Hormone sind eine stofflich uneinheitliche Gruppe. Man kann sie in 2 Gruppen einteilen:
Steroidhormone ca. 15% (Derivate des Cholesterins) in
Nebennierenrinde, Hoden, Ovar und Plazenta
Nichtsteroide ca. 85% in Hypophyse, Pankreas, Schilddrüse, Nebennierenmark, usw.
Aminosäurederivathormone
Peptid-/Proteinhormone
Fettsäurenderivate (Prostaglandine aus Arachidonsäure)
Steroidhormone werden alle aus Cholesterin gebildet. Die weithin negative Meinung über
Cholesterin führt oft zu einer Cholesterinmangel-Ernährung. Dies kann fatale Folgen für den
Gesamtstoffwechsel haben, wenn die körpereigenen Cholesterinmengen nicht ausreichend durch die
Nahrung ergänzt werden.
Die Sexualhormone unterscheiden sich nur durch bestimmte funktionelle Gruppen.
Aldosteron,
ein
Mineralcorticoid
Aminosäurenderivathormone sind z. B. das Schilddrüsenhormon Thyroxin,
das aus Tyrosin
gebildet wird genauso wie Adrenalin vom dem Nebennierenmark ausgeschüttet wird.
Bei den Peptidhormonen findet man unterschiedlichste Konformationen, von Oxytocin
(Hypophyse), einem Nonapeptid bis zu Insulin (Pankreas), einem globulären Peptid mit
Quartärstruktur ( 2 Ketten, 51 Aminosäuren).
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Prostaglandine und Leukotriene
sind hormonähnliche Substanzen, die
vom Körper kontinuierlich in allen
Organen aus
der essentiellen Fettsäure
Arachidonsäure (cis-5,8,11,14-
Eicosatetraensäure),
die ihrerseites aus
Zellmembran-Phospholipiden (durch
Phospholipase A2 ) entsteht,
synthetisiert werden. Sie steuern z.B.
Schmerz- und
Entzündungsgeschehen
die Magensaftabsonderungen
das Thrombosegeschehen.
Mit Histamin, Bradykinin, Angiotensin, VIP (vasoactive intestinal peptide), Interleukin, Interferon
zählen sie zu den Entzündungsmediatoren, die von verletzten Zellen produziert werden und im
benachbarten Gewebe kurzzeitig wirken. Ziel ist es, selbstheilende Prozesse in Gang zu bringen.
Hormonkonzentration und Halbwertszeit
Das bekannte Aspirin (Wirkstoff:
Acetylsalicylsäure) oder
Medikamente, die Ibuprofen
enthalten hemmen die Prostaglandinund
Leukotriensynthese und mildern
so Schmerzen.
-7 -10
Im Blut sind Hormone normalerweise in Konzentrationen von 10 M/Liter bis 10 M/Liter
vorhanden und werden sobald sie ausgeschüttet sind meist an Trägerproteine gebunden um ihre
Zerstörung oder ihre Ausscheidung durch die Niere zu verhindern oder, da sie hydrophob sind die
Wasserlöslichkeit zu gewährleisten. Die Halbwertszeit bei Peptidhormonen ist einige Minuten, die
der Steroidhormone einige Stunden.
4.1.2.1 Hierarchie der Hormondrüsen
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Das Hormonsystem ist
hierarchisch ausgelegt und wird
durch den Hypothalamus als
oberste Instanz gesteuert.
Dieser hat sozusagen den
Gesamtüberblick über die
Hormone im Körper. Auf
eintretende Veränderungen
reagiert der Hypothalamus mit
entsprechenden Befehlen an die
Hypophyse.
Der Hypothalamus
hat engen
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Kontakt zur nahegelegenen
Großhirnrinde und verarbeitet
alle von dort kommenden Reize,
z. B. Wärme, Kälte,
Sinneseindrücke, optische und
akustische Wahrnehmungen.
Auch unsere Gefühle und
Gedanken, die im limbische
System erfaßt werden,
haben
Einfluß auf das Hormonsystem,
da der Hypothalamus dieses
System steuert.
Im Hypothalamus treffen die Verbindungen des vegetativen Nervensystems zusammen. Dieses
System koordiniert alle wichtigen Lebensvorgänge des menschlichen Körpers z. B. Wärmeregulation,
Wasserhaushalt, Schlafen, Atmung, Hunger, Sexualfunktion u.a. Alle diese Funktionen werden
maßgeblich durch Hormone beeinflußt.
Die Hypophyse hat zwei Aufgaben:
Die Hypophyse wird als die wichtigste
Hormondrüse des Organismus angesehen.
Sie steuert die Tätigkeit der anderen
Hormondrüsen des menschlichen Körpers.
Die Hypophyse besteht aus einem
Vorderlappen und einem Hinterlappen.
Links ist die Zusammenarbeit von
Hypothalamus und Hypophyse dargestellt.
1. Sie kann den Befehle zur Produktion von Hormonen an andere hormonelle Drüsen
weiterleiten. Das geschieht, indem sie sogenannte trope Hormone produziert. Diese werden
über die Blutbahn an die entsprechenden Organe weitergeleitet und übergeben dort den Befehl
zur Produktion des eigentlich vom Organismus benötigten Hormons. Beispiele dafür
sind die Gonadotropine,
die Vorgänge in den Eierstöcken und Hoden anregen,
das Corticotropin ACTH beeinflußt die Nebenniere und das Thyreotropin TSH die
Schilddrüse.
2. Sie kann selbst Hormone produzieren, die direkt ihre regulierende Wirkung ausüben,
z.B. das Wachstumshormon Somatotropin STH und das Vasopression (ADH =
Antidiuretisches Hormon) , das zur Regulierung des Wasserhaushalts in der Niere notwendig
ist.
Die endokrinen Drüsen, die auf Befehl der Hypophyse ihre Hormone produzieren, sind insbesondere
die Schilddrüse (Thyreoidea) , die Nebennieren und die Keimdrüsen von Mann und
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Frau, die Hoden (Testis) und die Eierstöcke (Ovar).
Eine Aufstellung aller Hormondrüsen und ihre Wirkung findet man weiter unten.
4.1.2.2 Hormondrüsen ohne Steuerung durch die Hypophyse
Neben den Hormondrüsen, die direkte Steuerbefehle von der Hypophyse erhalten, existieren in
Organen, die vorwiegend andere Aufgaben zu erfüllen haben, hormonproduzierende Zellen, die nicht
durch die Hypophyse gesteuert werden.
Dazu gehört die Bauchspeicheldrüse.
Hier werden über eigene Regelkreise die
Reaktion auf die Inhaltsstoffe der Nahrung und der Blutzuckerspiegel kontrolliert.
Dies geschieht mit Hilfe der Hormone Insulin und Glukagon.
Weiterhin ist die Zirbeldrüse (Epiphyse) zu nennen, die das Hormon Melatonin
produziert. Es hat Einfluß auf die "innere Uhr" des Menschen, auf den
Alterungsprozeß und den Schlaf.
4.1.2.3 Hormone im menschlichen Körper
Im Nebennierenmark werden die Hormone Adrenalin und
Noradrenalin produziert. Die Produktion diese Stoffe wird in
Gefahren- und Streßsituationen direkt über autonome
Nervenimpulse gesteuert.
Name Produktionsort Eigenschaften - Wirkung
Kortikotropin-RH
RH = freisetzende Hormone oder
FSH/LH-RH
Melanotropin-RH
Hypothalamus Releasing-Hormone
Prolactin-RH+IH
STH-RH+IH
TRH-RH;
IH = Inhibierende Hormone
(alle Peptide)
Hinterlappen:
Oxytocin,
ADH = Vasopressin,
Vorderlappen:
MSH = Melanotropin ACTH
= Adrenocorticotropes Hormon
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Hypophyse
Oxytocin =stimuliert Uterus-
Kontraktion, Milchausfluß beim
Stillen
ADH = H20-Rückresorptiion im
distalen Tubulus (Niere)
MSH = stimuliert Melaninproduktion
ACTH = stimuliert die
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LPH = Lipotropin
TSH = Thyreotropin
PRL = Prolactin
LH = Lutropin
FSH = Follitropin
STH = Somatotropin
(Alles Peptide; PRL, LH,
GH, TSH, FSH = Proteine)
β-Zellen
Insulin
α-Zellen
Glucagon
Somatostatin
Pankreas Polypeptid
(alles Peptide)
Nebennierenrinde:
Corticoide:
ca. 40 Steroide;
Glucocorticoide:
Cortisol, Cortison,
Mineralcorticoide:
Aldosteron,
daneben DHEA,
Sexualhormone
Nebennierenmark:
Adrenalin und
Noradrenalin
beides Tyrosinderivate
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Pankreas
(Bauchspeicheldrüse)
Nebennieren
Steroidproduktion und Abgabe in der
Nebenniere
LPH = erhöht Fettsäurefreisetzung
aus den Fettzellen
TSH = stimuliert Freisetzung der
Schilddrüsenhormone (Thyroxin =
T4 ) und Trijodthyronin = T3)
STH = allgemeines anabolisches
Stimulanz; Zellwachstum
PRL = regt Milchsynthese und
Differenzierung der sekretorischen
Zellen in der Milchdrüse an
LH = erhöht Progesteronsynthese
des Ovars und Testosteronsynthese
der Hoden
FSH = stimuliert
Follikelentwicklung, Ovulation und
Östrogensynthese, erhöht
Spermienbildung
Insulin = erhöht die
Glucoseaufnahme aus dem Blut und
die Lipogenese
Glucagon = erhöht den
Blutzuckerspiegel durch Förderung
des Glykogenabbaus; stimuliert
Fettabbau
Somatostatin = hemmt Glucagon
und setzt Somatotropin frei
Pankreas Polypeptid = erhöht
Glycogenabbau und reguliert
Verdauungstätigkeit
Die Nebennieren sind dreieckige,
orangefarbene Drüsen, als Haube auf
den Nieren gelagert. Wie oben
abgebildet bestehen sie aus Rinde
und Mark. Adrenalin wird auf
nervösen Befehl hin zur schnellen
Erhöhung des Blutzuckerspiegels
durch Glycogenabbau abgesondert
und
regt den Herzschlag an,
Noradrenalin sorgt für Kontraktion
der Arterien. Aldosteron wirkt auf
die Nierenkanälchen und fördert die
Na+-Rückresorption. Cortisol wird
bei mehrminütigem Stress
ausgeschüttet. Cortison wirkt
entzündungshemmend. Geringe
Mengen an Sexualhormonen werden
in der Nebenniere gebildet.
Die Nebenschilddrüsen sind 4
erbsengroße, senffarbige Drüsen
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Parathormon (PTH)
(Peptid)
Thyroxin (T4)
Trijodthyronin (T3)
(Thyrosinderivate)
Calzitonin (Peptid)
Östrogene
Progesteron
Testosteron
Relaxin
(alles Steroide)
Gastrin
Sekretin
Cholecystokinin
Motilin
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Nebenschilddrüsen
Schilddrüse
Hoden
Ovar, Plazenta
hinter der Schilddrüse. Sie
kontrollieren durch Enterorezeptoren
den Ca im
durchströmenden Blut. Ist der Ca -
Spiegel zu niedrig, schütten sie PTH
aus, was den Ca -Spiegel erhöht,
indem es z. B.die Abbau von
Kalzium aus dem Knochen und die
Resorption im Darm und
Rückresorption in der Niere fördert.
Bei zu viel Ca ( > 2,55 mmol / l)
wird weniger oder gar kein PTH
mehr produziert. Bei andauernd zu
veil PTH (> 65 pg / ml ) geben die
Knochen zu viel Ca ans Blut ab,
was zu führt.
2+ -Spiegel
2+
2+
2+
2+
Osteoporose
Thyroxin (T4) = erhöht
Grundumsatz durch Stimulierung der
ATPase- Produktion .
Trijodthyronin (T3) wie T4
2+
Calzitonin = senkt Ca -Spiegel im
Blut durch Förderung der
Ausscheidung in der Niere
Östrogene = es gibt über 30
verschiedene Hormone, sie bewirken
Reifung und Funktion der
weiblichen Geschlechtsorgane,
wirken stärkend auf Knochen und
Herz und stabilisieren das seelische
Gleichgewicht. Außerdem sorgen sie
für das typische weibliche
Erscheinungsbild in Figur, Haut und
Behaarung.
Progesteron = fördert Einnistung
der befruchteten Eizelle in die
Uterusschleimhaut und
Aufrechterhaltung der
Schwangerschaft
Testosteron = bewirkt Reifung und
Funktion der männlichen
Geschlechtsorgane
Relaxin = hemmt Muskelkontraktion
Gastrin (Magen) = stimuliert HCl
und Pepsinbildung
Sekretin (Duodenum) = stimuliert
-
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Somatostatin
(alles Peptide) Verdauungstrakt
Melatonin (Amin)
Angiotensin
(Peptid)
Epiphyse (Zirbeldrüse)
Leber
D-Hormon (Steroid)
Renin (Peptid)
Niere
Die Thymusdrüse produziert hormonähnliche Substanzen:
Thymuspeptide:
Thymosin, Thymopoietin,
Thymulin
Weiterführende Quellen:
Thymusdrüse
Pankreas HCO3 und H20 zu
produzieren
Cholecystokinin = stimuliert
Gallenblasenkontraktion und
Produktion der Pankreasenzyme
Motilin = kontrolliert die Peristaltik
von Magen und Darm
Somatostatin = hemmt die Gastrin
und Glucagonsekretion
regelt Tag/Nachtrhythmus,
Alterungsprozesse, Immunreaktionen
Angiotensin = stimuliert Freisetzung
von Adrenalin aus den Nebennieren
2+
D-Hormon = erhöht Ca -Spiegel
im Blut durch Ca2+ -Abgabe des
Knochens
Renin = wirkt bei der
Angiotensinbildung mit
"Trainingszentrum für T-
Lymphozyten" unter der Wirkung
verschiedener Peptide
Hormone http://web.indstate.edu/thcme/mwking/hormone-table.html
http://www.innerbody.com/image/endoov.html
http://www.endocrineweb.com/
http://www.univ-st-etienne.fr/lbti/Mednucl/AtlasEnd/aindex.htm
Prostaglandine, Leukotriene http://www.oxfordbiomed.com/a1a.htm
http://micro.magnet.fsu.edu/micro/gallery/prostaglandin/prostaglandin.html
http://www.oxfordbiomed.com/leukot.htm
Pheromone
http://www.csa.ru:81/Inst/gorb_dep/inbios/SSE/2_4type.htm
Vomeronasalorgan
http://neuro.fsu.edu/research/vomer.htm
Hormonsystem http://www.medizinfo.com/annasusanna/hormsyst.htm
http://www.biokurs.de/skripten/12/bs12-46.htm
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