Arbeitsblatt: Einführung Hormone

Hormone Lernziele Hormonsystem: Nach dieser Doppellektion können Sie: • • • • • aufzeigen welche Organe Hormone produzieren und Sie kennen deren Lage im Körper. erläutern wie Hormone transportiert werden. erklären warum Hormone nur an bestimmten Zielzellen wirken. Name und Aufgabe nennen von je einem Hormon der: Hypophyse Nebennieren Geschlechtsdrüsen Unterschiede und Gemeinsamkeiten nennen zwischen dem Nervensystem und Hormonsystem. Hormon (hormao gr. antreiben) ist eine Bezeichnung für verschiedene körpereigene, biochemische Botenstoffe, die in Hormondrüsen produziert und ins Blut abgegeben werden, um spezifische Wirkungen in den Zielorganen zu verrichten. Das Hormonsystem regelt und koordiniert in Zusammenarbeit mit dem vegetativen Nervensystem die Tätigkeit der Organe. Hormone beeinflussen auch das Wachstum und die Entwicklung des Körpers vor und nach der Geburt. Hormone werden in Drüsen gebildet: Lage der Hormondrüsen: 1. Hirnanhangdrüse (Hypophyse) 2. Schilddrüse 3. Bauchspeicheldrüse 4. Nebenniere 5. Eierstöcke (Ovarien) 6. Hoden Abb. 1 Tabelle 1 Hormondrüse 1 Hypophyse Hormon Stimulierende Hormone: FSH, LH, TSH, ACTH Wirkung Produktion der Hormone in den Ovarien Wachstumshormon (STH) Körperwachstum 2 Schilddrüse 3 Bauchspeicheldrüse (Pankreas) 4 Nebennierenrinde Nebennierenmark 5 Eierstock Follikel Gelbkörper 6 Hoden Prolaktin Milchbildung Thyroxin Wachstum, Grundumsatz Insulin Blutzucker Glykogensynthese (Stärke) Glukagon Blutzucker Glykogenabbau (Stärke) Cortisol Entzündungen und Immunreaktionen Adrenalin Sympathikuswirkung Östrogene (Östradiol) Sek. weibl. Geschlechtsmerkmale Aufbau der Gebärmutterschleimhaut Zyklusregelung Gestagene (Progesteron) Erhaltung der Schwangerschaft Androgene (Testosteron) Ausbildung männl. Geschlechtsmerkmale Spermienproduktion Muskelaufbau Chemische Natur der Hormone Die Wirkungsweise der Hormone hängt ab von der chemischen Beschaffenheit. Die meisten Hormone sind Peptide (Abkömmlinge von Aminosäuren) oder Steroide (fettähnliche Molekülstruktur). Die so genannten: Peptidhormone Steroidhormone Hormonwirkung Hormone werden von den Drüsen ins Blut abgegeben und im ganzen Körper verteilt ( Prinzip Radio). Jedes Hormon wirkt aber nur auf ein bestimmtes Zielorgan. Nur dort sind die speziellen Rezeptoren vorhanden an welche die Hormone binden. Für jedes Hormon gibt es einen eigenen Rezeptor woran kein anderes Hormon binden kann. Man nennt dies auch das Schlüssel-Schloss Prinzip. (Ich bringe verschiedene Vorhängeschlösser und verschiedene Schlüssel mit: Versuch mit Vorhängeschlösser und verschiedenen Schlüssel zeigen). Hormonelle und nervöse Regulation im Vergleich Nervensystem und Hormonsystem sind zwei Steuerungssysteme, die kooperieren und konkurrieren. Sie ergänzen und beeinflussen sich gegenseitig. Der Einfluss des Nervensystems auf das Hormonsystem ist offensichtlich: Das Zwischenhirn (Hypothalamus) ist die „oberste Zentrale des Hormonsystems. Umgekehrt beeinflussen verschiedene Hormone die Leistungen des Nervensystems und des Gehirns. Wie z.B. das Thyroxin und das Adrenalin, die das Grosshirn aktivieren indem der Blutdruck oder der Puls erhöht wird. Bei Tieren kann man beobachten, dass gewisse Verhaltensweisen, etwa das Balz- oder das Brutpflegeverhalten, nur auftreten, wenn der Spiegel bestimmter Hormone hoch ist. Auch beim Menschen gibt es hormonell bedingte Schwankungen des Verhaltens oder des allgemeinen Wohlbefindens wenn sich die Konzentrationen der weiblichen oder der männlichen Geschlechtshormone verändern. Zwei verschiedene Steuerungssysteme zu benutzen, ist nur sinnvoll, wenn sie sich in Funktionsweise und Leistung unterscheiden und ergänzen. Unterschiede zwischen der nervösen und der hormonellen Regulation: Tabelle 2 Nervensystem Informationssignal Übermittlung Wirkungsort Das Signal ist ein elektrischer Impuls (Membranpotentialänderung), an den Synapsen ein Botenstoff (Neurotransmitter). Die nervöse Erregung wird über eine ganz bestimmte Nervenbahn zum Zielorgan geleitet „Prinzip Telefon. Die nervösen Erregungen sind grundsätzlich immer dieselben, würden also auch in einem anderen Organ Wirkung zeigen, wenn sie dorthin kämen. Hormonsystem Das Signal ist immer ein Botenstoff. Hormone werden vom Blutkreislauf im ganzen Körper verteilt „Prinzip Radio. Die Hormone wirken nur in den Zellen mit den passenden Rezeptoren „Prinzip SchlüsselSchloss. Geschwindigkeit Das Nervensystem reagiert schnell, die nervöse Erregung erreicht das Ziel in Millisekunden. Das Hormonsystem reagiert langsam. Das Hormon muss produziert, ausgeschüttet und vom Kreislauf verteilt werden. Wirkdauer Die nervöse Erregung wirkt nur kurzfristig. Hormone wirken längerfristig. Gemeinsamkeiten zwischen der nervösen und hormonellen Regulation: Tabelle 3 Nervensystem Hormonsystem Informationsaustausch Nerven- und Hormonsystem dienen dem Informationsaustausch im Körper. Steuerungszentrale Das Zentrale Nervensystem (ZNS) ist die Steuerungszentrale für beide Systeme. Folie/Youtube Animation zeigen: Farbwechsel bei Tintenfischen/chamäleon Neuronal (Youtube)Farbwechsel bei Stichlinge hormonell bedingt (Folie) Zusammenfassung: Hormone sind körpereigene Botenstoffe, die in Hormondrüsen produziert und vom Blut im ganzen Körper verteilt werden („Prinzip Radio). Sie wirken nur in Zellen mit dem passenden Rezeptor („Prinzip Schlüssel-Schloss). Hormondrüsen: • • • • • • Hypophyse Schilddrüse Bauchspeicheldrüse Nebennieren Eierstöcke Hoden Hormon: Wirkung: FSH, LH Thyroxin Insulin, Glukagon Cortiso, Adrenalin Östrogene, Gestagene Androgene Wachstum Follikel, Ei Grundumsatz Blutzucker, Glykogen Entzündungen Zyklusregelung Spermienproduktion Produktion und Ausschüttung der Hormone werden vom Zwischenhirn (Hypothalamus) und von der Hypophyse ebenfalls über Hormone geregelt. Das Nervensystem und das Hormonsystem sind zwei Steuerungssysteme, die Informationen senden und empfangen können. Sie ergänzen und beeinflussen sich gegenseitig. Das Zwischenhirn (Hypothalamus) regelt als „oberstes Organ des Hormonsystems die Hormonproduktion. Die Hormone andererseits regeln die Hormonproduktion des Nervensystems. Vergleich des Nervensystems mit dem Hormonsystem: Unterschiede: Gemeinsamkeiten: • • • • • • • Wirkdauer Geschwindigkeit Wirkungsort Übermittlungsart Informationssignal Informationsaustausch Steuerungszentrale ins das Zentrale Nervensystem Kontrollfragen: 1. Füllen Sie die untenstehende Tabelle aus: Hormondrüse Hormon 1 Hypophyse Wirkung Stimulierende Hormone: FSH, LH, TSH, ACTH Produktion der Hormone in den Drüsen Wachstumshormon (STH) Körperwachstum Prolaktin Milchbildung Thyroxin Wachstum, Grundumsatz Insulin Blutzucker Glykogensynthese Glukagon Blutzucker Glykogenabbau Cortisol Entzündungen und ImmunReaktionen Adrenalin Sympathikuswirkung 5 Eierstock Follikel Gelbkörper Östrogene (Östradiol) Gestagene (Progesteron) Sek. weibl. Geschlechtsmerkmale Aufbau der Gebärmutterschleimhaut Sekretion in der Gebärmutter 6 Hoden Androgene (Testosteron) Sek. männl. Geschlechtsmerkmale 2 Schilddrüse 3 Bauchspeicheldrüse (Pankreas) 4 Nebennierenrinde Nebennierenmark 2. Nennen Sie fünf Unterschiede der hormonellen bzw. neuronalen Regulation: Nervensystem Hormonsystem siehe Tabelle 2 3. Nennen Sie zwei Gemeinsamkeiten zwischen der hormonellen und neuronalen Regulation: a) Nerven- und Hormonsystem dienen dem Informationsaustausch im Körper. b) Das Zentrale Nervensystem (ZNS) ist die Steuerungszentrale für beide Systeme. Posten 1 Hormone der Hypophyse Die Hypophyse ist eine haselnussgrosse Drüse am Zwischenhirn. Sie bekommt durch Releasing-Hormone (RH) vom Hypothalamus den Befehl stimulierende Hormone (SH) zu bilden und ins Blut auszuschütten. Die stimulierenden Hormone regen andere Hormondrüsen an weitere Hormone zu produzieren. Die Hypophyse bildet auch Hormone die direkt im ganzen Körper wirken (H). Stimulierende Hormone: Hypophyse Hypothalamus Follikelreifung im FS Eierstock (Ovar) Wachstum der Gebärmutterschleimhaut Östrogene (H) Direkt wirkende Hormone: Hypothalamus Hypophyse Zellteilung Eiweissaufbau Röhrenknochen Beispiel: das Wachstumshormon STH Das Wachstumshormon STH ist ein Peptidhormon mit direkter Wirkung (H). Es regt die Zellteilung an und fördert den Eiweissaufbau. Bei Jugendlichen fördert es das Längenwachstum der Röhrenknochen. Dabei ist zu beachten, dass eine Überfunktion in der Jugend Riesenwuchs verursacht, Unterfunktion führt zu Zwergwuchs. Bei kleinwüchsigen Jugendlichen kann die Verabreichung von STH das Wachstum verstärken. Weil die Prognosen für das zu erwartende Wachstum nicht ganz sicher sind, ist die optimale Dosierung schwierig. Der Einsatz ist in Fällen deutlicher Unterfunktion, die früher Zwergwuchs zur Folge hatte, sinnvoll. 1. Erkläre einer Kollegin Kollegen den Unterschied zwischen RH und SH. 2. Welche Gefahr birgt eine Hormontherapie? ST Antworten zu Posten 1 (Hypophyse) 1. RH wird im Hypothalamus produziert und gelang in die Hypophyse. Hypothalamus gibt mittels RH der Hypophyse den Befehl ein Hormon zu produzieren. Stimulierende Hormone (SH): SH wird von der Hypophyse ins Blut abgegeben, es stimuliert die Erfolgsorgane (Ovar) welche Hormone produzieren. 2. Die optimale Dosierung ist schwierig und ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Posten 2 Hormone der Schilddrüse Thyroxin ist das Haupthormon der Schilddrüse. Es wird unter Einbau von Iod aus der Aminosäure Tyrosin hergestellt. Das erforderliche Iodid nehmen wir aus der Nahrung v.a. aus dem (iodierten) Kochsalz auf. Thyroxin erhöht den Grundumsatz und alles, was damit zusammenhängt (Puls, Wärmeproduktion, Sauerstoffbedarf). Die Wirkung auf den Grundumsatz wird dadurch erhöht, dass das Thyroxin den Abbau von Glucose fördert, die Produktion von ATP ( Energielieferant für die Zellen) aber senkt. Der Anteil der Energie, die als Wärme „verloren geht, steigt somit. Bei Thyroxinüberschuss ist der Grundumsatz und was damit zusammenhängt, erhöht. Zu den Folgen gehören: Gewichtsverlust trotz grossen Appetit, Schwitzen und Übererregbarkeit. Thyroxinmangel führt zu einem zu tiefen Grundumsatz, Fettleibigkeit, geistiger Trägheit und kann zur Bildung eines Kropfs führen. Der Thyroxinmangel kann die Folge von Iodmangel in der Nahrung sein. Als Prophylaxe hat sich die Erhöhung des Iodidgehalts im Kochsalz bewährt. Erklären Sie kurz folgende Tatsachen: 1. Menschen mit Schilddrüsenüberfunktion schwitzen häufig. 2. Menschen mit einem Kropf wurden früher zur Therapie nach Madeira geschickt. Antworten zu Posten 2 (Schilddrüse) 1. Zuviel Thyroxin mehr Abbau von Glucose in Mitochondrien, mehr Energie führt zu Wärme, diese wird durch Schwitzen abgegeben. 2. Das Meerwasser enthält viel Iod, durch die Luft wird Iod eingeatmet und gelangt so in den Körper. Auch werden dort mehr Meeresfrüchte konsumiert, welche viel Iod enthalten. Posten 3 Hormone der Nebennieren Die beiden ca. 5 schweren Nebennieren sitzen auf den Nieren, mit denen sie aber weder anatomisch noch funktionell zusammenhängen. Jede Nebenniere besteht aus zwei verschiedenen Teilen, die nach ihrer Lage als Nebennierenrinde und Nebennierenmark bezeichnet werden. Nebennierenrinde und Cortisol Cortisol wird in der Nebennierenrinde gebildet, es beeinflusst den Kohlenhydrat-, Fettund Eiweissstoffwechsel. Indem es deren Synthese hemmt. Cortisol schwächt das Immunsystem. Da es die Eiweisssynthese blockiert, wird die Bildung von Eiweissen (Antikörper) gehemmt die die Infektionen bekämpfen. Cortisol wird vor allem gegen Allergien, inneren Entzündungen oder nach Organübertragungen eingesetzt. Die Verwendung als Entzündungshemmer ist zweischneidig. Einer sehr guten Wirksamkeit steht die Tatsache langfristiger Schäden gegenüber (z.B. Bluthochdruck, Impotenz, psychische Labilität, Knochenausdünnung). Nebennierenmark und Adrenalin Das Nebennierenmark produziert u.a. das Hormon Adrenalin. Adrenalin erhöht die Leistung des Kreislaufs (Puls, Blutdruck, Schlagvolumen steigen) und fördert die Spaltung von Glykogen zu Glucose, der Blutzuckerspiegel steigt an. 1. Erklären Sie warum der Blutzuckerspiegel bei einem Läufer kurz vor dem Start steigt: 2. Welche Vor- und Nachteile hat Cortisol? Vorteile: Nachteile: Antworten zu Posten 3 (Nebennieren) 1. Stress erhöht Adrenalin, Abbau von Glykogen zu Glucose wird gefördert der Blutzuckerspiegel steigt. 2. Vorteile: Wirksam gegen Allergien Entzündungen Organübertragungen Gute Wirksamkeit Nachteile: Bluthochdruck Impotenz psychische Labilität Knochenausdünnung Posten 4 Hormone der Geschlechtsdrüsen a) Hoden Testosteron Die Hoden sind die männlichen Geschlechtsdrüsen, sie produzieren Testosteron. Es führt zur: • Reifung des Hodengewebes • veranlasst die fortgesetzte Bildung von Spermien • steuert die Ausprägung der sekundären Geschlechtsmerkmale des Mannes und • beendet in höherer Konzentration das Körperwachstum in der Pubertät. Ein hoher Testosteronspiegel fördert das Entstehen bzw. die Steigerung von sexuellem Verlangen (Libido) sowie dominante und aggressive Verhaltensweisen. Eine Hormontherapie mit Testosteron bei Frauen führt zur Vermännlichung der Stimme, Muskulatur, Gesichtszüge, Behaarung und Vergrösserung der Klitoris. b) Eierstöcke (Ovarien): FSH, LH und Östrogen Die Hypophyse gibt die Hormone FSH und LH ins Blut ab. FSH fördert die Bildung des Follikels im Eierstock. Im Follikel reift, mit Hilfe von LH, das Ei heran. Sind FSH und LH in einem bestimmten Verhältnis kommt es zum Eisprung. Progesteron Nach dem Eisprung wandelt sich der Follikel zum Gelbkörper um, dieser produziert das Hormon Progesteron. Progesteron bewirkt, dass die Gebärmutterschleimhaut weiter wächst und Nährstoffe speichert. Somit wird die Gebärmutter auf eine mögliche Schwangerschaft vorbereitet. Progesteron hemmt gleichzeitig die LH-Ausschüttung der Hypophyse, so dass kein neuer Follikel heranreifen kann. 1. Warum ist im Sport eine Hormonbehandlung mit Testosteron verboten? 2. Progesteron bereitet die Gebärmutter auf eine Schwangerschaft vor, trotzdem ist es ein wichtiger Bestandteil der Anti-Baby Pille, warum? Antworten Posten 4 (Geschlechtsdrüsen) 1. Weil es den Muskelaufbau beschleunigt, die Leistung wird erhöht. 2. Es hemmt die LH-Ausschüttung, so wird kein Follikel gebildet und kein Ei entsteht.