Aufgaben 36 Hormone wirken langsam, aber andauernd Die Abgabe (Sekretion) und der Transport von Hormonen brauchen Zeit. Im Vergleich zu der blitzschnellen Wirkung von neuronalen Signalen ist Hormonwirkung langsam. Auch wenn das ein Nachteil zu sein scheint (schließlich sollen Aktionen oder Reaktionen schnell erfolgen), hat die hormonelle Steuerung doch ihren Sinn. Langfristige, großflächige Prozesse wie Wachstum oder Verdauung müssen nicht in Sekundenbruchteilen ausgelöst werden. Gleiches gilt zB für die Häutung bei Insekten. Die Ansteuerung solcher Prozesse soll aber eine gewisse Zeit anhalten (bis eben die Rückkopplungsschleife die Hormonproduktion zurückfährt). Neben der Dauer ist auch die „Flächenwirkung“ von Hormonen ein Vorteil. Sollte etwa das Wachstum durch Nerven gesteuert werden, müsste jede Zelle mit einem Neuron verbunden sein, das nur für diesen Zweck existiert. Das wäre so, als würde ein Radiosender in jeden Haushalt ein eigenes, spezielles Kabel nur für die Übertragung des eigenen Programms legen. Viel sinnvoller ist die breite Abgabe von Hormonen (entsprechend der Ausstrahlung des Radioprogramms), und jede Zelle „fischt“ sich die gewünschten Hormone mit dem passenden Rezeptor aus dem Blut (so wie Menschen bei Bedarf ihr Radio auf die gewünschte Frequenz einstellen). Hormonelle Signale sind langsamer als neuronale Signale, wirken aber über einen viel längeren Zeitraum Die meisten Hormone lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Peptid- und Steroidhormone (kAbb. 3). Peptidhormone bestehen aus gefalteten Aminosäureketten (Peptide sind kurze Proteine mit Kettenlängen von unter 100 Aminosäuren). Peptide sind daher zu groß, um Membranen zu durchdringen. Drüsenzellen packen sie daher in Membranvesikel, die dann für die Abgabe mit der Membran verschmelzen und so aus der Drüsenzelle abgegeben werden. Die wasserlöslichen Peptide werden dann im Blut transportiert, bis sie an einer Zielzelle vorbeikommen. Sie sind zu groß, um in die Zelle einzudringen, deshalb sitzen passende Rezeptoren an der Zellmembran der Zielzelle. Jedes Peptidhormon kann an einen passenden Rezeptor andocken (Schlüssel- Schloss-Prinzip, kAbb. 3 a). Der aktivierte Rezeptor setzt dann eine Signalkaskade in Gange, das heißt, er aktiviert sekundäre Botenstoffe in der Zelle. Dadurch kann das Signal auch verstärkt werden. Ein bekanntes Beispiel für ein Peptidhormon ist das Bauchspeicheldrüsenhormon Insulin (siehe S. 42). Steroidhormone sind viel kleiner als Peptidhormone, zudem sind sie lipophil (fettlöslich). Sie können also Membranen durchdringen, benötigen aber Transportproteine im wässrigen Blutstrom sowie im Zellinneren. Oft wirken Steroidhormone im Komplex mit ihrem Transportprotein in der Zelle direkt im Zellkern, regulieren also die Genaktivität. Das Sexualhormon Testosteron ist ein Beispiel eines Steroidhormones. Peptidhormone docken an Rezeptoren an der Zellmembran an, Steroidhormone dringen in die Zelle ein und wirken im Zellinneren Struktur und Funktion Peptidhormone passen zu den Rezeptoren an der Zellmembran wie ein Schlüssel ins entsprechende Schloss. Ohne Rezeptor bleibt das Hormon wirkungslos. Abb. 3: Wirkungsweisen von Hormonen. Die großen, wasserlöslichen Peptidhormone wirken auf Rezeptoren an der Membran. Die kleinen, fettlöslichen Steroidhormone dringen in die Zelle und wirken in der Zelle. Meist wird die Herstellung von Proteinen verstärkt oder gehemmt. Rezeptormoleküle bilden meist einen Komplex mit dem Hormon, der als Transkriptionsfaktor wirkt. Peptidhormone sind wasserlöslich und nicht membrangängig. Transmembranrezeptoren lösen nach dem Andocken des Hormons eine Signalkaskade aus. Ein aktivierter Rezeptor kann viele sekundäre Botenstoffmoleküle aktivieren und so das Signal verstärken. Steroidhormone sind fettlöslich und membrangängig. Sie binden an Rezeptormoleküle im Inneren der Zelle. Der Transkriptionsfaktor bewirkt, dass das Ablesen bestimmter Gene verstärkt oder gehemmt wird. Hormonrezeptor Peptidhormon Überträger Signalkaskade mRNA DNA Transkriptionsfaktor Protein mRNA Protein Funktionsanpassung Steroidhormon Steroidhormonrezeptor Hormon-Rezeptorkomplex DNA Wirkungsmechanismen von Hormonen 1 S Manche Hormonpräparate können oral aufgenommen (also geschluckt) werden, zB die Antibabypille. Andere müssen direkt ins Blut injiziert werden, zB Insulin. Begründe dies anhand des molekularen Aufbaus dieser Hormone. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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