Naturwissenschaften Promotionsprüfungen
Naturwissenschaften Promotionsprüfungen 2016 AKAD College
Naturwissenschaften Promotionsprüfungen 2016 AKAD College
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Lernkarten
Warum bekommt man beim Röntgen eine Bleischürze?
Die Bleischürze soll die Keimdrüsen (Eierstöcke und Hoden) vor den mutagenen Röntgenstrahlen schützen. Mutationen in den Gameten bzw. in den Zellen, die Gameten bilden, könnten zu Schäden bei den Nachkommen führen.
Können somatische Mutationen vererbt werden?
Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung werden somatische Mutationen nicht vererbt. Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung werden sie an diejenigen Nachkommen vererbt, die aus der mutierten Zelle entstehen.
Bezeichnung Somatische Mutation:
Eine somatische Mutation ist eine erworbene Mutation eines Gens in einer Zelle. Durch Zellteilung kann sich die Mutation somatisch (nicht in der Keimzellbahn) im Körper vermehren und ausbreiten. Die Nachkommen sind nicht mit dieser Mutation belastet.
In der Regel handelt es sich bei einer somatischen Mutation um eine Punktmutation.
Eine Ursache für solche somatischen Punktmutationen stellen Mutagene der Umwelt und energiereiche Strahlen dar. Gefährlich sind solche Mutagene, wenn die von ihnen ausgelösten Mutationen zu Krebs disponieren.
Proteinbiosynthese
Was geschieht in der Transkription?
Es wird ein Gen der DNA kopiert. Diese Kopie nennt man mRNA
Das Enzym RNA-Polymerase wandert am Antisense-Strang entlang. Sie liest die Nukleotide darauf ab und setzt ein anderes Nukleotid gegenüber. Diese werden dann zur RNA verbunden.
Es paaren sich immer:
- Adenin und Thymin
- Guanin und Cytosin
Jedes Nukleotid auf dem Antisense-Strang bekommt demnach ein bestimmtes Nukleotid gegenübergesetzt.
- Gegenüber einer Adenin Base kommt eine Uracil Base
- Gegenüber einer Thymin kommt eine Adenin Base
- Gegenüber einer Cytosin kommt eine Guanin Base
- Gegenüber einer Guanin kommt eine Cytosin Base
Auf der RNA gibt es keine Nukleotide mit Thymin Basen!!!
Dafür aber welche mit Uracil.
Der andere DNA-Strang wird "Sense-Strang" genannt. Er spielt bei der DNA-Transkription keine grosse Rolle.
Proteinbiosynthese
Was geschieht in der Translation?
ANTWORT TEIL 1
Aus der Transkription haben wir die mRNA erhalten, die Kopie eines Gens. "m" steht für "messenger" weil die mRNA sozusagen der Bote ist, der den Bauplan für ein Protein liefert. Bei der Translation wird nun genau dieser Bauplan gelesen und umgesetzt. Bei der Translation wird mRNA in ein Protein übersetzt.
Ablauf der Translation:
Proteine sind lange Ketten von Aminosäuren. Die Information über Anzahl, Auswahl und die Reihenfolge dieser Aminosäuren befinden sich auf der DNA. Dieser Informationen wurden bei der Transskription auf die mRNA kopiert.
Zur Erinnerung: Die mRNA besteht aus vielen Nukleotiden. Bei der Translation werden drei Basen von diesen Nukleotiden in eine Aminosäure übersetzt. Der Bauplan für eine Aminosäure besteht als immer aus drei Basen. Diese drei Basen werden auch Basentripplet oder Codon genannt.
Nun zur Translation: Die Übersetzung von mRNA in ein Protein findet an einem Ribosom statt. Das Ribosom wandert einmal and der mRNA entlang vom 5' zum 3' Ende.Das Ribosom wandert aber nicht einfach so drüber. Da passiert auch etwas nebenher.
Ein Ribosom hat drei Stellen.
- Die A-Stelle (Aminoacyl-Stelle) befindet sich ganz forne und stellt die Eingangsstelle dar.
- Die P-Stelle (Polypepdid-Stelle) befindet sich in der Mitte
- Die E-Stelle (Exit-Stelle) befindet sich ganz hinten und stellt die Ausgangsstelle dar.
Es befindet sich nun immer maximal ein codon (tripplet) der mRNA an jeder Stelle. Das heisst immer maximal drei codons pro Ribosom.
Was passiert nun wenn sich das Ribosom der mRNA entlang bewegt?
Ein Protein beginnt immer mit der Aminosäure Methionin (Met), das ist sozusagen die Start-Aminosäure. Wenn es eine Start-Aminosäure gibt, gibt es auch ein Start-Codon. Dieses Codon besteht aus den drei Basen Adenin, Uracil und Guanin. An diesem Start-Codon beginnt die Translation!
Dieses Start-Codon befindet sich aber nicht immer am Anfang der mRNA, sondern kann auch erst viel später dran kommen. Das Ribosom wandert also solange, ohne etwas zu machen, an der mRNA entlang, bis es am Start-Codon ankommt.
Proteinbiosynthese
Was geschieht in der Translation?
ANTWORT TEIL 2
Zuerst befindet sich also das Codon "AUG" auf der A-Stelle vom RIbosom. Vorher ist wie gesagt nichts passiert, denn die Tranlsation beginnt erst am Start-Codon. Sobald das Start-Codon auf der A-Stelle ist, setzt sich eine tRNA an die mRNA.
Was ist eine tRNA?
Eine tRNA besteht auch aus RNA. Am unteren Ende der tRNA befindet sich das Anti-Codon (das Gegenstück zum Codon auf der mRNA). Besteht das Codon auf der mRNA zum beispiel aus drei Uracyl-Basen, dann besteht das Anti-Codon aus drei Adenin-Basen. Oben auf der tRNA befindet sich die Aminosäure, die dem Codon entspricht. Beim Start-Codon "AUG" wäre die entsprechende Aminosäure oben an der tRNA "Met" (Methionin).
Die tRNA transportiert die Aminosäuren (Die Bausteine der Proteinen) zur mRNA. Die tRNA mit der Aminosäure "Met" setzt sich nun also an die mRNA. Anticodon passend zum Startcodon.
Im nächsten Schritt wandert das Ribosom genau eine Stelle weiter. Startcodon und die entsprechende tRNA rutschen also von der A-Stelle auf die P-Stelle. Auf der A-Stelle sitzt jetzt der nächste Codon. An diesen setzt sich ein tRNA mit der passenden Aminosäure.
Wenn die A-Stelle und die P-Stelle mit einer tRNA bestückt sind, nennt man den Zustand des Ribosoms prätranslational.
Im nächsten Schritt gibt die tRNA in der P-Stelle ihre Aminosäure ab. Diese befestigt sich an der Aminosäure in der A-Stelle. Danach wandert das Ribosom Ein Stück weiter. Die tRNA befindet sich nun an der P und E-Stelle. Der Zustand des Ribosom wird jetzt "posttranslational" genannt.
Die tRNA an der E-Stelle lösst sich von der mRNA und verschwindet. Gleichzeitig setzt sich wieder eine neue tRNA an das Codon an der A-Stelle. Wir befinden uns also wieder im Prätranslationalen Zustand.
Proteinbiosynthese
Was geschieht in der Translation?
ANTWORT TEIL 3
Im nächsten Schritt gibt die tRNA in der P-Stelle ihre Aminosäure ab. Diese befestigt sich an der Aminosäure in der A-Stelle. Danach wandert das Ribosom Ein Stück weiter. Die tRNA befindet sich nun an der P und E-Stelle. Der Zustand des Ribosom wird jetzt "posttranslational" genannt.
Die tRNA an der E-Stelle lösst sich von der mRNA und verschwindet. Gleichzeitig setzt sich wieder eine neue tRNA an das Codon an der A-Stelle. Wir befinden uns also wieder im Prätranslationalen Zustand.
Danach wiederholt sich der ganze Vorgang. Die tRNA an der P-Stelle gibt die Aminosäuren ab. Diese Aminosäuren befestigen sich dann an der Aminosäure der tRNA an der A-Stelle. Dann wandert das Ribosom ein Stück weiter Wir sind also wieder im postranslationalen Zustand. Die tRNA an der E-Stelle löst sich von der mRNA und an der A-Stelle setzt sich gleichzeitig wieder eine neue tRNA and die mRNA. Die t-RNA an der P-Stelle gibt die Aminosäuren ab. Die befestigen sich dann an der Aminosäure an der A-Stelle. Das Ribosom wandert wiederum eine Stelle weiter.
Es bildet sich langsam eine lange Aminosäuren-Kette.
Da Proteine genau solche Aminosäuren-Ketten sind, ist das genau das Protein, dessen Bauplan in der mRNA steckt.
- Wie lange geht diese Tranlation?
Sie geht so lange bis das Ribosom an ein Stop-Codon gelangt. Stopcodons haben etweder die drei Basen "UAA", "UAG" oder "UGA".
Das Stop-Codon befindet sich nicht immer am Ende der mRNA, es kann sich auch weiter vorne befinden. Der Rest der übrig bleibt, wird nicht übersetzt. Gelangt das Ribosom also an so ein Basen-Tripplet, weiss es, dass die Translation zuende ist.
Die tRNA und das Ribosom lösen sich dann also von der mRNA. Danach löst sich die Aminosäuren-Kette vom Ribosom und wir erhalten unser Protein.
Das Ribosom zerfällt dann in seine Einzelteile bis es wieder gebraucht wird.
Die mRNA kann übrigens mehrmals von verschiedenen Ribosomen gelesen und übersetzt werden. Das geht solange bis sie durch "Nucleasen-Aktivität" in ihre Einzelteile zerlegt werden.
Was muss ein zellfreies System zur Eiweisssynthese enthalten?
Ein Zellfreies System zur Eiweisssynthese muss enthalten: Ribosomen, div. Enzyme, Aminosäuren, tRNA, mRNA, ATP.
Aus wie vielen Nucleotiden besteht die mRNA für ein Peptid mit 100 Aminosäuren?
Wenn das Peptid nicht mit methionin beginnt, muss die mRNA aus 306 Nucleotiden bestehen: 100 Tripletts für die 100 Aminosäuren + 1 Start- und 1 Stopptripplett. Wenn das Peptid mit Methionin beginnt, sind es 303 Nucleotide.
Was ist mit dem Begriff "Splicing" gmeint?
Bei den Prokaryoten findet die Translation sofort nach der Transkription statt. Bei den Eukaryoten gibt es aber noch einen Zwischenschritt. Die RNA Prozessierung.
Sie umfasst 4 Schritte.
- Capping: Die mRNA erhält ein "Cap" ein modifiziertes Guanin-Nukleotid. Es wird immer am 5' der mRNA befestigt. Dies schützt die mRNA vor Abbau und ist das Zeichen für die Zelle, dass die mRNA in ein Protein übersetzt werden soll. So weiss die Zelle quasi was zu tun ist.
- Polyadenylierung: Hier erhält die mRNA einen Poly-A-Schwanz. Das A steht für das Nukleotid Adenosin-Phosphat. Das heisst, es wird eine Adenninnukleotid-Kette an die mRNA drangehängt. Sie kann aus bis zu 250 Nukleotiden bestehen. Der Poly-A-Schwanz sorgt dafür, dass die mRNA nicht vorzeitig von der Zelle abgebaut wird, verkürzt sich aber mit der Zeit und reguliert dadurch ihre Lebensdauer.
- Editing: Hier werden einzelne oder mehrere Basen an der mRNA verändert. Dadurch kann die mRNA für andere Aminosäuren und damit Proteine codieren. Das vergrössert die Proteinvielfalt.
- Splicing: Hier werden bestimmte abschnitte aus der mRNA entfernt. Das kommt daher, dass gewisse Teile eines Gens nicht im Protein übersetzt werden. Sie werden zwar transkripiert und auf die mRNA übertragen, aber nehmen nicht an der Translation teil. Diese bestimmten Abschnitte werden Introns genannt. Beim splicing werden sie entfernt. Was übrig bleibt, sind die Exons. Die werden dann zusammengefügt und dann auch in Proteine übersetzt.
Was sind Enzyme?
Enzyme sind Eiweisse, die eine bestimmte biochemische Reaktion katalisieren (beschleunigen). Sie senken die aufzuwendende Aktivierungsenergie so stark, dass die Reaktion bei Körpertemperatur abläuft.
- Enzyme enden fast immer mit ...ase
Es gibt fünf große Gruppen von Verdauungsenzymen:
- Peptidasen zerlegen Proteine und Peptide zu Aminosäuren.
- Glykosidasen bauen lange Zuckerketten wie Stärke oder Glykogen zu einfachen Zuckermolekülen ab.
- Lipasen werden in der Bauchspeicheldrüse gebildet und spalten Fette in Fettsäuren und Glycerin.
- Nukleasen zerlegen Nukleinsäuren.
- Laktase spaltet Milchzucker zu Galaktose und Glukose.
Nervensystem
Was ist der Unterschied zwischen Afferent und Efferent?
- Afferent (herbeitragen): Sensorische Nervenfasern führen Erregungen von den Sensoren (Sinneszellen) zum ZNS (Zentralnervensystem)
- Efferent (hinausführen): Motorische Nervenfasern führen Erregungen vom ZNS zu den Motoren (Muskeln)
Die meisten Nerven sind gemischt, d.h., sie enthalten sensorische und motorische Fasern.
Nervensystem
Was ist der Unterschied zwischen Animales und Vegetatives Nervensystem?
- Das animale oder willkürliche Nervensystem ist zuständig für bewusste Wahrnehmungen und willkürliche Aktivitäten wie die Bewegungen der Skelettmuskulatur.
- Das vegetative oder unwillkürliche Nervensystem regelt die Tätigkeit der inneren Organe. Es arbeitet unabhängig vom Willen (unwillkürlich)
Was sind Plastiden?
Plastiden sind meist ovale Zellorganellen mit einer Hülle aus zwei Membranen. Sie enthalten Plasma, DNA und Ribosomen. Plastiden entstehen aus Proplastiden und können sich z.T. auch ineinander umwandeln. Wir unterscheiden:
- Chloroplasten
- Leukoplasten
- Chromoplasten
Wozu dient das Cytoskelett?
Es stützt die Zelle und stabilisiert ihre innere Struktur durch die verankerungen der Organellen. Bei Zellen ohne Zellwand bestimmt das Cytoskelett die Form und ermöglicht Formänderungen. Es dient auch als Bewegung einzelner Organellen oder ganzen Zellen. Selbst die Fortbewegung vielzelliger Lebewesen wird durch die Formänderung von Zellen verursacht.
Cytoskelett
Was wird unter Bewegung verstanden?
Das Cytoskelett ermöglicht zusammen mit den Motorproteinen Bewegungen von Zellen und Zellteilen. Die Bewegungen basieren darauf, dass sich die aktiven Motorproteine durch eine Formveränderung wie winzige Beinchen hin und her bewegen. Die Energie für die Bewegung wird in Form von ATP zugeführt. Das ATP bindet sich an die Beinchen und bringt sie zum Umklappen und wird dabei in ADP und P gespalten. Das ADP löst sich von den Beinchen und diese schnellen in die Asgangsposition zurück.
Bei vielen Zellbewegungen sind die Motorproteine an Mikrofilamente oder Mikrotubuli gebunden und verschieben diese gegenüber anderen.
Die verschiebung von Organellen und Vesikeln
Organellen und Vesikel sind in der Zelle oft an Mikrotubuli fixiert. Sie können aber innerhalb der Zelle auch bewegt werden. Die Mikrotubuli dienen als Schienen, auf denen die Organellen von Motorproteinen mit ATP-Energie zu einem bestimmten Ziel geschoben werden. So fahten z.B. Vesikel von den Dictyosomen zur Zelloberfläche.
Die Verschiebung mit Geisseln und Wimpern
Geisseln und Wimpern sind feine Ausstülpungen der Zelle, die der Bewegung oder der Fortbewegung diene. Geisseln sind länger als die Zelle und meist einzeln oder in kleinder Zahl vorhanden. Sie können eine Zelle ziehen oder stossen. Wimpern sind kürzer als die Zelle und meist in grosser Zahl vorhanden. Ihre Schlagbewegungen sind koordiniert.
Geisseln und Wimpern enthalten neun im Kreis angeordnete Mikrotubuli-Paare und zwei einzelne Mikrotubuli im Zentrum. Man nennt diese Anordnung das 9+2 Schema.
Die Mikrotubuli werden durch Motorprteine in Längsrichtung gegeneinander verschoben. Das führt zu Krümmung der Geissel bzw. Wimper, welche die Schlagbewegung verursacht. Auch hier wird bei der Bewegung ATP verbraucht.
Einzelligen Lebewesen dienen Geisseln und Wimpern zur Fortbewegung. Auch die Spermien der vielzelligen Tiere bewegen sich mit einer Geissel. Bei Vielzellern findet man Wimpern an Deckgeweben von inneren Organen. Sie dienen hier dem Transport. So befördern die Wimpern in der menschlichen Luftröhre kleine Schleimtröpfchen und Staubteilchen nach obern in den Rachenraum.
Was macht das Hormon Testosteron?
Testosteron führt zum Beispiel in der Pubertät zum Wachstum der Hoden oder zur Bildung der männlichen Körperbehaarung. Und es ist dafür zuständig, dass männliche Keimzellen, die Spermien, gebildet werden. Testosteron kann also eine Menge im männlichen Körper bewirken.
Wo wird die Freisetzung der männlichen und weiblichen Geschlechtshormone kontrolliert?
Die Freisetzung der männlichen und weiblichen Geschlechtshormone wird beim Menschen durch den Hypothalamus und die Hypophyse kontrolliert. Beides sind Teile des Gehirns.
- Der Hypothalamus setzt das Gonadotropin-Releasing-Hormon, das GnRH, frei. Damit reguliert der Hypothalamus die Ausschüttung von Hormonen der Hypophyse, genauer gesagt des Hypophysenvorderlappens.
- Zu den Hypophysenhormonen gehören das follikelstimulierende Hormon FSH und das luteinisierunde Hormon LH.
- FSH und LH wirken auf die Keimzellen bei Mann und Frau und regeln so die Produktion und Reifung von Eizelle und Spermien.
Sowohl die männlichen als auch die weiblichen Geschlechtshormone kontrollieren ihre eigene Produktion. Das machen sie, indem sie negativ rückkoppelnd auf den Hypothalamus wirken. Dieser bildet dann kein GnRH mehr und der Hypophysenvorderlappen bildet darauf hin keine FSH und keine LH mehr. Die Keimdrüsen werden so also nicht mehr zur Abgabe der Geschlechtshormone bewegt.
Was sind Hormone?
Hormone sind Botenstoffe, die vom menschlichen Körper produziert werden und viele Funktionen des Körpers steuern. Sie regulieren Wachstum, Entwicklung, Stoffwechsel und Sexualität. Obwohl Hormone unterschiedlichster Beschaffenheit sind, ist allen Hormonen ihre Eigenschaft als Botenstoff im menschlichen Körper gleich.
Erklärung The simple Biologie:
Mit Hilfe der Hormone steuert und regelt das Hormonsystem unterschiedliche Stoffwechselvorgänge und Organfunktionen in unserem Körper.
Hormone sind Biochemische Botenstoffe. Sie werden von speziellen Zellen des endokrinen Systems hergestellt und entweder in die Blutbahn, oder in die Zellen der unmittelbaren Umgebung abgegeben. Von dort aus gelangen sie dann zu ihren Zielzellen.
Hormone wirken nicht auf den gesammten Organismus, sondern nur auf bestimmte Zellne, den sogenannten Zielzellen.
Beispiel: Das Hormon Glukagon hat die Aufgabe den Blutzuckerspiegel zu erhöhen. Es wird in der Bauchspeicheldrüse gebildet, dann in das Blut abgegeben und von der Leber wieder aufgenommen. Die Leber setzt dann Glukose frei und der Blutzuckerspiegel steigt. Glukagon überbringt also die Nachricht "Blutzuckerspiegel erhöhen" von der Bauchspeicheldrüse zur Leber. So funktionieren die Botenstoffe.
Weleche Arten von Hormonen gibt es?
Es gibt ganz verschiedene Arten von Hormonen. Einige Hormone sind Aminosäurederivate, d.h. die Synthese erfolgt aus Aminosäuren. Die Struktur dieser Hormone ist demnach den Aminosäuren ähnlich. Zu dieser Hormongruppe gehört zum Beispiel Adrenalin.
- Peptidhormone sind aus einer Kette mehrerer Aminosäuren aufgebaut und gehören demnach zu den Eiweißen. Sie sind nicht fettlöslich (lipophob) und können daher nicht die Zellmembran einer Zelle durchqueren. Stattdessen werden sie durch einen Rezeptor an der Zellmembran erkannt. Zu der Gruppe der Peptidhormone gehören Insulin und Glukagon.
- Steroidhormone sind Steroide, die aus Cholesterin hergestellt werden und daher fettlöslich sind. Sie werden in speziellen Hormondrüsen wie z.B. im Gehirn oder der Bauspeicheldrüse gebildet. Über die Blutbahn gelangen sie zu ihrem Wirkungsort, wo sie dann aufgrund ihrer Fettlöslichkeit die Zellmembran durchqueren können. Erst innerhalb der Zelle werden sie erkannt und gebunden. Zu den Steroidhormonen gehören die Geschlechtshormone Progesteron oder Testosteron.
Zählen Sie weitere Botenstoffe auf.
Weitere Botenstoffe werden nicht zu den klassischen Hormonen gezählt, da sie sich in ihrer Herstellung, Beschaffenheit oder Wirkungsweise von den klassischen Hormonen unterscheiden.
Gewebshormone werden nicht wie die klassischen Hormone in Hormondrüsen gebildet, sondern in bestimmten Einzelzellen eines Gewebes. Dort wirken sie meist in unmittelbarer Nachbarschaft zu der Zelle, in der sie hergestellt wurden. Sie gelangen also nicht ins Blut. Zu der Gruppe der Gewebshormone gehört zum Beispiel Histamin, das bei Entzündungen und Allergien eine wichtige Rolle spielt.
Wichtige Botenstoffe im Gehirn sind die Neurotransmitter, die bei der Übertragung von Signalen zwischen einzelnen Nervenzellen eine zentrale Bedeutung haben. Ein bekannter Neurotransmitter ist das Serotonin.
Botenstoffe, die der biochemischen Kommunikation verschiedener Organismen einer Art dienen, werden als Pheromone bezeichnet.
Wirkungsweise von Hormonen
Hormone wirken bereits in kleinsten Mengen. Ein einziges Hormonmolekül reicht aus, um eine Reaktion auszulösen. Werden größere Mengen eines Hormons ausgeschüttet, ist die Wirkung stärker. Die Wirkung hält solange an, bis das Hormon abgebaut wird.
Hormone beeinflussen nahezu alle Organe im menschlichen Körper. So nehmen sie Einfluss auf den Stoffwechsel, die Entwicklung und die Sexualität.
In welchen Drüsen werden echte Hormone produziert und was spielt der Hypothalamus und die Hypophyse für eine Rolle?
Echte Hormone werden in Hormondrüsen produziert und direkt ins Blut abgegeben. Solche endokrinen Drüsen befinden sich an verschiedenen Stellen im Körper. Beispiele hierfür sind die Schilddrüse, die Nebenniere und die Bauchspeicheldrüse. Eine übergeordnete Funktion kommen dem Hypothalamus und der Hypophyse zu.
Der Hypothalamus ist ein Teil des Zwischenhirns. Er reguliert durch ständige Hormonausschüttung die Prozesse im Körper, die automatisch ablaufen. Die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur, die Steuerung des Blutdrucks oder die Regulation der Nahrungsaufnahme erfolgen zum Beispiel durch den Hypothalamus.
Die Hypophyse wird auch als Hirnanhangdrüse bezeichnet. Sie produziert und speichert Hormone.
Beschreieben Sie die Wirkungsweise von Hormonen mit dem Stresshormon Adrenalin.
Sicher kannst du dich gut an einen Moment erinnern, in dem du dich erschrocken hast. Das Herz schlägt schneller, Schweiß wird produziert und der Blutdruck ist erhöht. Das Hormon Adrenalin ist daran beteiligt, den Körper in einen solchen Alarmzustand zu versetzen, in dem er schnell auf eine anstehende Gefahr antworten kann.
Wird über die Sinnesorgane eine Gefahr wahrgenommen, aktiviert der Hypothalamus den Sympatikus, was dazu führt, dass im Nebennierenmark Adrenalin ausgeschüttet wird. Die Herzfrequenz wird erhöht und der Blutdruck steigt an. In der Leber wird Glykogen zu Glukose abgebaut. So wird schnell Energie bereit gestellt. Der Körper kann schnell auf eine Gefahr reagieren. Die Verdauung wird durch Adrenalin gehemmt, da sie in einer Gefahrensituation nicht von Nutzen ist ist.
Hormonsystem
Was bedeutet Endokrin?
Nach innen abgebend
Hormone werden von den endokrinen Drüsen in die Blutbahn abgegeben und sind dafür vorgesehen, im Körperinneren zu wirken.
Hormonsystem
Was bedeutet Exokrin?
Nach aussen abgebend
Exokrine Drüsen geben Produkte ab, die ausserhalb des Körpers wirken sollen. Zum Beispiel Schweiss und Speichel.
Wie funktionieren Pepdidhormone?
Peptidhormone sind lipohob (Wasserliebend und Fettmeidend) Die Zellmembran ist allerdings lipophil. Also Wassermeidend und Fettliebend. Pedidhormone können die Zellmembran also nicht einfach durchdringen. In der Membran der Zielzellen befinden sich spezifische Hormonrezeptoren. Ein Hormon kann sich an seinen entsprechenden Reteptor binden. Durch die Bindung am Zelläusseren Teil des Rezeptors, wird dieser aktiviert. Das führt zu einer Veränderung des innenliegenden Teils des Rezeptors. Der innere Teil des Rezeptors beeinflusst die Funktionen der Moleküle im Zellinneren. So kann mit Hilfe der Hormonbindung, das Verhalten der Zelle beeinflusst und gesteuert werden. Das Hormonsignal wurde durch die Zellmembran geleitet, weshalb man in diesem Fall auch von Signaltransduktion spricht.
Wie funktionieren Steroidhormone?
Steroidhormone funktionieren ganz anders als Pepdidhormone.
Wir erinnern uns: Pepdidhormone sind lipophob bzw. Wasserliebend und Fettmeidend. Deshalb konnten sie nicht durch die Zellmembran.
Das sieht bei den Steroidhormonen, wie zb. Testosteron, anders aus.
- Sie sind nähmlich Lipide und daher auch lipophil. Das bedeutet sie sind wassermeidend und fettliebend. genau wie die Zellmembran auch.
- Steroidhormone können die Zellmembran einfach durchdringen und ins Zellinnere gelangen. Die Rezeptoren der Steroidhormone befinden sich nicht in der Zellmembran, sondern im Zellkern der Zielzellen.
- Einmal im Zellinneren angekommen, wandert das Steroidhormon in den Zellkern. Dort bindet es sich dann an sein Rezeptor-Protein.
- Es entesteht ein aktivierter Hormon-Rezeptor-Komplex, der zur Verhaltensänderung der Zelle führt. Oft führt dieser Komplex die Transskription bestimmter Gene durch. Das bedeutet, er sorgt dafür, dass bestimmte Proteine produziert werden. Diese Proteine führen dann ihre entsprechenden Aufgaben durch und vermitteln so die Hormonfunktion
Hormone
Nenne die Aufgabe und Funktion von Somatropin
Wachstumshormon: (Soma(to)tropin)
- Wird von der Hypophyse produziert. Die Ausschüttung wird durch den Hypothalamus reguliert.
- Während des Schlafs wird am Meisten Soma(to)tropin produziert.
Wirkt vorallem auf:
- Muskeln
- Leber
- Knochen
- Nieren
- Knorpel
Soma(to)tropin ist unverzichtbar für ein normales Wachstum. Zuviel davon führt zu Riesenwuchs, zu wenig, zu minderwuchs.
Über ein Somatropinrezeptor, sorgt es indirekt für die Produktion des Proteins IGF-1 (Insulin-like Growth Factor-1)
IGF-1 bindet sich ebenfalls an seinen Rezeptor und sorgt für die Produktion von vielen anderen Proteinen, die dann für das Wachstum sorgen. Damit wir wachsen, müssen sich unsere Zellen vermehren. Dafür sorgen eben diese Proteine.
Hormone
Nenne die Aufgabe und Funktion von Adrenalin
Ist ein Protein
Dieses Stresshormon wird in den Nebennieren hergestellt und bei Bedarf in das Blut ausgeschüttet. Stresshormone passen den Körper an besondere Belastungen an. Dazu zählt zum Beispiel
- Angst
- Lärm
- schwere körperliche Arbeit
Die Wirkung von Adrenalin ist sehr vielfälltig. Beim Herzkreislaufsystem führt das Hormon zur Kontraktion kleiner Blutgefässe, vorallem in der Haut und in den Nieren. Dadurch steigt der Blutdruck. Blutgefässe der zentralen und Muskelversorgenden Gefässe werden allerdings erweitert. Ausserdem steigt die Herzfrequenz und die Erregungsleitung wird beschläunigt.
Nicht benötigte Prozesse wie zum Beispiel die Verdauung werden von Adrenalin temporär inaktiviert. So entspannt sich auch die Blasenmuskulatur und der Harnröhrenschliessmuskel zieht sich zusammen. Die athmung dagegen wird durch eine erweiterung der Bronchien erleichtert. So kann leichter Sauerstoff aufgenommen werden.
Adrenalin sorft für eine Mobilisierung von Energiereserven. Indem es den Fettabbau steigert und somit der Blutzuckerspiegel steigt. Dem Körper steht jetzt zusätzliche Energie zur Verfügung.
Adrenalin sorgt also für alles was dem Körper in akute Alarm- und Reaktionsbereitschaft versetzt und verhindert alle in solchen Stresssituationen unnötigen Prozesse.
Hormone
Nenne die Aufgabe und Funktion von Insulin
Insulin wird in der Bauchspeicheldrüse Produziert und ist das einzige Hormon, das den Blutzuckerspiegel senken kann.
Nehmen wir viele Kohlenhydrate zu uns, steigt der Blutzuckerspiegel. Unser Körper reagiert darauf indem er Insulin ausschüttet. Das Hormon regt Körperzellen dann dazu an, Glukose aus dem Blut aufzunehmen. Es sorgt dafür, dass Glukosetransporter in die Zellmembran eingebaut werden. Durch diese Transport-Proteine kann schliessich Glukose in die Zelle ströhmen.
Die Transporter an sich sind Insulin unabhängig. Lediglich ihr Membran ein- und ausbau wird vom Insulin-level im Blut gesteurt. Vorallem Leber und Muskelzellen können dank Insulin viel Glukose aufnehmen. Nach der Aufnahme wird sie entweder als Glykogen gespeichert oder in Energie umgewandelt.
Der Gegenspieler vom Insulin ist das Glukagon, was den Blutzuckerspiegel erhöht.
Hormone
Nenne die Aufgabe und Funktion von Testosteron
Testosteron gilt als das Männlichkeitshormon. Es kommt aber auch bei Frauen vor!
Die Wirkung und konzentration des Hormons ist bei den beiden Geschlechtern aber sehr unterschiedlich.
- Testosteron wird beim Mann hauptsächlich in den Hoden produziert, ein sehr kleiner Teil wird auch in den Nebennieren hergestellt.
- Bei Frauen werden sowohl in den Eierstöcken, als auch in den Nebennieren nur sehr kleine Mengen produziert.
- Das männlichkeitshormon sorgt für Wachstum. Vorallem der Muskelmasse und der Fettspeicher.
- Es besitzt eine anabole wirkung und da es für den Muskelaufbau sorgt, wird es deshalb auch oft als Doping eingesetzt.
- Ausserdem führ es zu Spermienproduktion und zur Entwicklung des Penis, des Hodensacks und der Geschlechtsdrüsen.
- Die sekundären Geschlechtsmerkmale werden ebenfalls vom Testosteron entwickelt.
- Durch Testosteron nimmt das Wachstum der Körperbehaarung und der Barthaare zu. Allerdings wird das Haar auf dem Kopf nicht gefördert.
- Ausserdem wird neben dem sexuellen Verlangen auch der generelle Antrieb, die Lebenslust, die Ausdauer und ein aggressives und dominantes Verhalten gesteigert.
- Bei Frauen hat das Testosteron eine ähnliche allgemeine Wirkung und es kann von nur einem Enzym in ein wichtiges weibliches Sexualhormon, das Östradiol umgewandelt werden.
- Künstlich zugeführtes extra Testosteron verursacht allerdings Wachstum der Klitoris und eine Vermännlichung. (Tierfere Stimme, Bartwuchs usw.)
Ein Mangel an Testosteron hat ebenfalls schwere folgen. So wird zum Beispiel aus einem sehr männlichen Mann mit Hilfe von Kastration ein sanfter und angepasster Mann.
Hormone
Nenne die Aufgabe und Funktion von Vasopressin
Dieses Hormon verhindert, dass wir Bettnässen. Es wird auch antidiuretisches Hormon - ADH genannt.
Produziert wird das Vasopressin im Hypothalamus und wird dann in der Hypophyse gespeichert, bis es bei Bedarf ausgeschüttet werden muss. ADH wirkt auf bestimmte Zellen in den Nieren und bewirkt eine Rückgewinnung des Wassers aus dem Promärharn. (Das ist sowas wie frischer, noch verdünnter Urin.)
Diesem Primärharn wird dann mit Hilfe von Vasopressin wertvolles Wasser entzogen und der Urin konzentriert sich. Das Wasser kann anschliessend vom Körper wieder verwendet werden.
Die Zellen auf die Vasopressin wirkt, sind normalerweise für Wasser undurchlässig. ADH koppelt dort an seinen Rezeptor und sorgt dafür, dass die Zelle Wasserdurchlässig wird. Die Koppelung an den Rezeptor sorgt dafür, dass Aquaporinhaltige Vesikel mit der Zellmembran verschmelzen.
Aquaporine sind Proteinkanäle. Sie machen die Zellmembran für einen gewissen Zeitraum durchlässig für Wasser und Harnstoff.
Vasopressin ermöglicht uns also die reabsorption von Wasser und Harnstoff aus dem Urin. So kann das Kostbare Wasser nochmal verwendet werden und unsere Blase füllt sich nicht so schnell.
Ohne Vasopressin wäre unsere Blase also Ruckzuck voll und wir würden keine Nacht ohne Bettnässen überstehen.
Wie wird die Hormonproduktion geregelt?
- Ablauf
- Stichwörter: Hypothalamus, Hypophyse, Releasing-Hormon, Stimulierendes Hormon
Regelzentrum
- Die Zentrale der hormonellen Regulation ist der Hypothalamus. Er erhält von den Sensoren im Körper die aktuellen Istwerte und die Informationen, die bei der Festlegung der Sollwerte eine Rolle spielen.
Releasing-Hormon
- Der Hypothalamus vergleicht die aktuellen Istwerte mit den Sollwerten und entscheidet bei Abweichungen, nach Rücksprache mit anderen Hirnteilen, welche Änderungen bei der Hormonproduktion nötig sind. Die entsprechenden Befehle werden in Form von Releasing-Hormonen (RH) an die Hypophyse oder in Form nervöser Erregungen direkt an die Hormondrüsen gegeben. (vegetatives Nervensystem)
Stimulierendes Hormon
- Jedes Releasing-Hormon löst in der Hypophyse die Bildung des entsprechenden stimulierenden Hormons (SH) aus.
Hormon
- Das stimulierende Hormon veranlasst in der zuständigen Hormondrüse die Produktion des mangelnden Hormons.
Nervös
- Einige Hormondrüsen (z.B. Nebennierenmark, Bauchspeicheldrüse) werden vom Hypothalamus über das vegetative NS durch nervöse Erregungen beeinflusst.
Wie werden Hormone abgebaut und inaktiviert?
Hormone werden durch Enzyme abgebaut oder inaktivert. Um den Spiegel eines Hormonskonstant zu halten, muss dieses laufend produziert werden. schnelle Herstellung und schneller Abbau sind Voraussetzung für die schnelle Anpassung der Konzentration.
Was ist mit "Antagonisten" von Hormonen gemeint?
Die meisten Hormone haben einen Gegenspieler (Antagonisten), der die entgegengesetzte Wirkung hat. Liegt der Istwert eines Hormons zu hoch, kann dessen Wirkung durch Produktion und Ausschüttung des Antagonisten vermindert bzw. kompensiert werden.
Was sind Katabole?
Katabole Hormone wie Cortisol hemmen die Eiweisssynthese. Sie können Entzündungen verhindern oder schnell beseitigen, indem sie die Fresslust der Fresszellen dämpfen und die Bildung von Abwehreiseissen blockieren. Die schnelle Wirkung der Entzündungshemmer kann bei der Bekämpfung von rheumatischen und arthritischen Beschwerden im Alter sehr hilfreich sein.
Was sind Anabole?
Anabole Hormone (Anabolika) wie Testosteron fördren die Herstellung von Eiweissen und damit den Muskelaufbau. Die Einnahme von Anabolika als Dopingmittel ist gesundheitsschädigend, unsportlich und verboten. Zu den Nebenwirkungen von Anabolika zählen:
- erhöhter Blutdruck, erhöhtes Infarktrisiko, Leberschäden,
- Störung hormoneller Regelkreise, Reduktion der körpereigenen Hormonbildung,
- erhöhte Aggressivität,
- bei Frauen: Vermännlichung, Störung der Eireifung
- bei Männern: Verweiblichung, Störung der Spermienbildung, Rückbildung der Hoden,
- bei Jugendlichen: vorzeitiges Ende des Wachstums durch Verknöcherung der Wachstumsfugen der Knochen