Hormon

Aktionen

Hormone bewirken viele Dinge. Sie regulieren den Stoffwechsel. Stoffwechsel sind die chemischen und energetischen Reaktionen, die in einem Lebewesen ablaufen. Hormone verursachen das Wachstum und den Tod von Zellen und ganzen Organismen. Hormone starten und steuern auch die sexuelle Entwicklung. Zum Beispiel bringen die Hormone Östrogen und Progesteron Mädchen in die Pubertät. Hormone helfen, die Homöostase in einem Organismus aufrechtzuerhalten. Homöostase bedeutet, einen konstanten Zustand im Körper aufrechtzuerhalten, wie Temperatur, Wasser- und Salzmenge und Zuckermenge. Hormone, die von einer Drüse freigesetzt werden, können auch andere Drüsen anweisen, andere Hormone zu produzieren.

Arten von Hormonen

Bei den meisten Wirbeltieren gibt es vier Arten von Hormonen. Sie werden nach den Chemikalien gruppiert, aus denen sie hergestellt werden.

• Steroidhormone - diese werden aus Cholesterin hergestellt. Beispiele für Steroidhormone sind die Sexualhormone Estradiol und Testosteron sowie das Stresshormon Cortisol.
• Eicosanoide: Dies sind Lipidhormone - Hormone, die aus Lipiden, also Fettarten, hergestellt werden. Dies sind meist Hormone, die in der Nähe der Zelle, die die Hormone herstellt, Botschaften senden.
• Abgeleitete Aminosäure. Melatonin wirkt auf das Gehirn, und Thyroxin wirkt auf fast alle Zellen im Körper. Viele dieser Hormone sind Neurotransmitter, Hormone, die eine Nervenzelle an eine andere Nervenzelle sendet.
• Peptide, Polypeptide und Proteine - zu den kleinen Peptidhormonen gehören TRH und Vasopressin. Peptide, die aus Scores oder Hunderten von Aminosäuren bestehen, werden als Proteine bezeichnet. Beispiele für Proteinhormone sind Insulin und Wachstumshormon. Komplexere Proteinhormone tragen Kohlenhydratseitenketten und werden als Glykoproteinhormone bezeichnet. Luteinisierendes Hormon, follikelstimulierendes Hormon und schilddrüsenstimulierendes Hormon sind Beispiele für Glykoproteinhormone.

Regulierung von Hormonen

In der Biologie bedeutet Regulation, etwas zu kontrollieren. Hormone zu regulieren bedeutet also zu kontrollieren, wie viel Hormone von den Zellen gebildet und freigesetzt werden.

Negative Rückmeldung

Die Hormonregulation erfolgt meist durch negatives Feedback. Bei negativer Rückkopplung bewirkt ein Hormon einen Effekt. Die Zellen, die das Hormon herstellen, erkennen diesen Effekt, und seine Produktion wird eingestellt.

Ein gutes Beispiel für negatives Feedback ist das Hormon Insulin. Insulin wird von der Bauchspeicheldrüse produziert. Insulin wird von der Bauchspeicheldrüse als Reaktion auf die Aufnahme von Glukose freigesetzt. Die Glukosemenge im Blut steigt an, und die Bauchspeicheldrüse stellt den Anstieg fest. Sie schüttet dann Insulin in das Blut aus. Das Insulin erhöht die Glukoseaufnahme in den Zielzellen. Ein Teil der Glukose wird von den Zellen verbraucht, ein anderer Teil wird jedoch auch in Glykogen umgewandelt und in Form von Glykogen gespeichert. Die Glukoseaufnahme durch die Zellen senkt den Blutzuckerspiegel. Dieser Rückgang wird von der Bauchspeicheldrüse erkannt, die daraufhin die Insulinausschüttung in den Blutkreislauf stoppt. Wenn der Insulinspiegel im Blut sinkt, sinkt auch die Glukoseaufnahme durch die Zellen.

Diese negative Rückkopplung trägt somit zur Aufrechterhaltung eines normalen Blutzuckerspiegels bei und verhindert extreme Veränderungen.

Es gibt drei Haupttypen von Hormonen. Steroidhormone sind unpolar und benötigen keinen Rezeptor. Der zweite Typ sind Peptidhormone. Der dritte Typ sind von Tyrosin abgeleitete Hormone. Ein Beispiel sind die Hormone T3 und T4, die von der Schilddrüse produziert werden.

Gegenregulatorische Hormone

Oft steuern zwei Hormone dasselbe Produkt, wobei das eine das Ziel erhöht und das andere erniedrigt. Der Blutzucker ist für einen Organismus sehr wichtig und wird von mehr als einem Hormon gesteuert. Auch andere Hormone lassen den Blutzuckerspiegel steigen oder sinken. Wenn der Glukosespiegel zu niedrig wird, setzt der Körper Hormone frei, die das Gegenteil von Insulin bewirken. Sie sagen den Zellen im Körper nicht, dass sie Glukose aus dem Blut aufnehmen sollen. Sie sagen den Zellen, dass sie Glukose wieder ins Blut zurückgeben sollen. Diese Art von Hormonen, die entgegengesetzt zu anderen Hormonen wirken, werden als gegenregulatorische Hormone bezeichnet. Gegenregulationshormone für Insulin sind Glucagon und Adrenalin.

Positives Feedback

Die wichtigsten Dinge in einem Organismus werden durch negative Rückkopplung und gegenregulatorische Hormone in der Homöostase gehalten. Einige wenige Dinge werden jedoch auf unterschiedliche Weise gesteuert. Ein seltener Weg ist die positive Rückkopplung. Bei negativer Rückkopplung bewirkt die Wirkung des Hormons, dass eine Drüse aufhört, Hormone zu produzieren. Bei positiver Rückkopplung geschieht das Gegenteil. Die Wirkung des Hormons veranlasst die Drüse, noch mehr Hormone zu produzieren.

Ein Beispiel für positives Feedback ist das Hormon, das die Geburt (bei der Geburt von Babys) verursacht. Dieses Hormon wird von der Hirnanhangsdrüse gebildet. Wenn das Kind anfängt, herauszukommen, dehnt es den Muskel im Gebärmutterhals (der Unterseite der Gebärmutter). Die Nerven im Gebärmutterhals senden eine Nachricht an die Hypophyse (Hirnanhangsdrüse). Diese Botschaft veranlasst die Hypophyse, mehr Oxytocin freizusetzen. Das Oxytocin veranlasst dann die Muskeln der Gebärmutter, sich zusammenzuziehen oder zusammenzudrücken. Dies führt zu einer stärkeren Dehnung des Gebärmutterhalses. Diese Dehnung veranlasst dann die Hypophyse, noch mehr Oxytocin freizusetzen. Der Oxytocinspiegel steigt also immer weiter an, bis das Zusammendrücken oder die Kontraktionen der Gebärmutter das Kind herauszwingen.

Vergleich mit Neurotransmittern

Es gibt klare Unterscheidungen zwischen Hormonen und Neurotransmittern:

• Ein Hormon kann über eine größere Raum- und Zeitskala wirken als ein Neurotransmitter.
• Hormonale Signale können sich überall im Kreislaufsystem ausbreiten, aber neuronale Signale gehen über bereits bestehende Nervenbahnen
• Neuronale Signale können viel schneller übertragen werden (Millisekunden) als hormonelle Signale (Sekunden, Minuten oder Stunden). Neuronale Signale können mit Geschwindigkeiten von bis zu 100 Metern pro Sekunde gesendet werden.
• Die neuronale Signalgebung ist eine Alles-oder-Nichts-Aktion (digital), wohingegen die hormonale Signalgebung eine Aktion ist, die kontinuierlich variabel sein kann. Sie hängt von der Hormonkonzentration ab

Rezeptoren

Die meisten Hormone lösen eine zelluläre Reaktion aus, indem sie an Zellmembranen oder Rezeptoren innerhalb der Zelle binden. Eine Zelle kann mehrere verschiedene Rezeptortypen haben, die das gleiche Hormon erkennen, aber unterschiedliche Signaltransduktionswege aktivieren, oder eine Zelle kann mehrere verschiedene Rezeptoren haben, die verschiedene Hormone erkennen und den gleichen biochemischen Weg aktivieren.

Links : Ein Steroid- (Lipid-) Hormon (1) gelangt in eine Zelle (2) bindet an ein Rezeptorprotein (3) und bewirkt die mRNA-Synthese, den ersten Schritt der Proteinsynthese. Rechts: Proteinhormone (1) binden an Rezeptoren, die (2) einen Transduktionsweg auslösen. (3) Transkriptionsfaktoren werden im Zellkern aktiviert: die Proteinsynthese beginnt. In beiden Diagrammen ist a das Hormon, b die Zellmembran, c das Zytoplasma und d der Zellkern.

Chemische Klassen

Hormone sind funktionell, nicht strukturell definiert. Sie können verschiedene chemische Strukturen haben. Hormone kommen in mehrzelligen Organismen vor (Pflanzen, Tiere, Pilze, Braunalgen und Rotalgen). Diese Verbindungen kommen auch in einzelligen Organismen vor und können als Signalmoleküle wirken,

Peptid-Hormon

Peptidhormone sind Hormone mit einer kurzen Kette von Aminosäuren.

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