Biologie · Klasse 9–10 · aktualisiert
Hormonwirkung: Rezeptoren und Regelkreise verstehen
Warum Hormone nur an passenden Rezeptoren wirken und wie Rückkopplung ihre Wirkung begrenzt.
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Kurz gesagt
Ein Hormon wirkt, wenn es an den passenden Rezeptor einer Zielzelle bindet und dort ein Signal auslöst. Insulin bindet an einen Membranrezeptor; T3 wirkt vor allem über Rezeptoren im Zellkern. Negative Rückkopplung bremst weitere Hormonausschüttung bei hoher Konzentration.
Hormone sind körpereigene Botenstoffe. Sie können sich weit im Körper verteilen, wirken aber nur an Zellen mit einem passenden Rezeptor. Die Bindung löst in der Zielzelle eine Reaktion aus. Negative Rückkopplung verhindert, dass dauerhaft zu viel Hormon gebildet wird.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
Hormondrüsen geben Hormonmoleküle ab. Bei endokriner Wirkung gelangen sie über das Blut durch den Körper. Trotzdem reagieren nur Zellen mit passendem Rezeptor. Ein Rezeptor ist eine Bindungsstelle an oder in einer Zelle. Hormon und Rezeptor müssen zueinander passen; das heißt Rezeptorspezifität. Das Schlüssel-Schloss-Modell veranschaulicht diese Passung.
Das Hormon erreicht die Zelle und bindet an den Rezeptor. Die Bindung löst ein Signal aus. Die Zielzelle antwortet beispielsweise mit veränderter Stoffwechselaktivität.
Definition
Zielzelle
Eine Zielzelle besitzt einen Rezeptor, an den ein bestimmtes Hormon binden kann. Zellen ohne passenden Rezeptor reagieren auf dieses Hormon nicht.
Beispiel: Stell dir ein Radiosignal vor
- 1Der Sender verbreitet sein Programm über ein großes Gebiet. Nur ein Radio, das auf die passende Frequenz eingestellt ist, empfängt es. Entsprechend erreicht ein Hormon viele Zellen, doch nur Zellen mit passendem Rezeptor „empfangen“ das Signal.
Merke: Nicht der Aufenthaltsort des Hormons allein entscheidet über die Wirkung, sondern der passende Rezeptor der Zielzelle.
Teste dich
Rezeptoren können auf der Zellmembran oder im Zellinneren liegen. An der Membran löst die Bindung außen eine Signalkette im Inneren aus. Intrazelluläre Rezeptoren binden ein Hormon im Zellinneren.
Die chemische Obergruppe allein reicht nicht zur Vorhersage des Rezeptororts: Schilddrüsenhormone sind Aminosäurederivate, wirken aber über Rezeptoren im Zellinneren. Thyroxin (T4) wird in vielen Zielgeweben zu T3 umgewandelt; vor allem T3 bindet an Rezeptoren im Zellkern. Der Abbau des Hormons in Zielgeweben begrenzt unter anderem die Wirkungsdauer.
Hormonsignale unterscheiden sich auch in ihrer Reichweite. Autokrin wirkt ein Botenstoff auf die abgebende Zelle zurück. Parakrin erreicht er benachbarte Zielzellen. Endokrin gelangt er über das Blut zu entfernten Zielzellen. Für alle drei Wege braucht die Zielzelle einen passenden Rezeptor.
| Rezeptorort | Beispiele aus den Hormongruppen | Grundidee |
|---|---|---|
| Zellmembran | Peptidhormone wie Insulin | Die Bindung außen löst eine Signalkette im Zellinneren aus. |
| Zellinneres | Steroidhormone wie Cortisol und Schilddrüsenhormon T3 | Das Hormon bindet an einen intrazellulären Rezeptor. |
Beispiel
- 1Thyroxin wird in der Schilddrüse gebildet.
- 2In vielen Zielzellen wird Thyroxin (T4) zu T3 umgewandelt. Vor allem T3 bindet an Rezeptoren im Zellkern und beeinflusst die Bildung von Stoffwechselenzymen.
- 3So beeinflussen Schilddrüsenhormone die Stoffwechselrate.
Definition
Wirkungsreichweite
Die Wirkungsreichweite beschreibt, ob ein Botenstoff auf die abgebende Zelle, auf benachbarte Zellen oder auf entfernte Zielzellen wirkt.
Teste dich
Der Körper bildet Hormone bedarfsgerecht. Bei negativer Rückkopplung bremst das Ergebnis frühere Stationen desselben Regelkreises. Ein Thermostat veranschaulicht das: Er unterbricht die Heizung, wenn die eingestellte Temperatur erreicht ist. Sinkt die Wirkung, lässt die Bremse nach.
Im Schilddrüsenregelkreis gibt der Hypothalamus TRH ab. TRH regt die Hypophyse zur Abgabe von TSH an. TSH regt die Schilddrüse zur Bildung von T4 und T3 an. T4 heißt Thyroxin. Diese Hormone beeinflussen unter anderem den Stoffwechsel. Eine hohe Konzentration hemmt den Hypothalamus; dadurch entstehen weniger TRH und in der Folge weniger TSH.
Definition
Negative Rückkopplung
Ist genügend Hormon oder Hormonwirkung vorhanden, wird die weitere Anregung abgeschwächt. Sinkt die Wirkung, fällt diese Hemmung geringer aus. So kann sich der geregelte Zustand stabilisieren.
Merke: Bei negativer Rückkopplung meldet das Ergebnis sinngemäß: „Es ist genug vorhanden – bremse die weitere Produktion.“
Beispiel: Schwächere Rückmeldung im Modell
- 1Die Konzentration von T3 und T4 sinkt im betrachteten Regelkreis.
- 2Damit nimmt die hemmende Rückmeldung an frühere Stationen ab.
- 3Der Hypothalamus kann mehr TRH abgeben; über die Hypophyse steigt die Anregung der Schilddrüse.
Teste dich
Bei einer Störung prüfst du die Wirkungskette: Wird das Hormon gebildet und transportiert? Hat die betrachtete Zelle einen passenden Rezeptor? Kann sie nach der Bindung antworten? Funktioniert die bremsende Rückkopplung? Ein hoher Hormonspiegel beweist keine starke Wirkung. Fehlen funktionsfähige Rezeptoren, kann viel Hormon im Blut sein, während Zielzellen kaum reagieren.
Insulin und Glukagon aus der Bauchspeicheldrüse wirken entgegengesetzt auf den Blutzucker: Insulin senkt ihn, Glukagon erhöht ihn. Welche Wirkung passt, hängt von der Richtung der nötigen Änderung ab.
Beispiel: Wenn die Bindung nicht genügt
- 1In einem Modell erreicht ein Hormon seine Zielzelle und bindet an den passenden Rezeptor.
- 2Die Signalkette im Zellinneren ist jedoch gestört; die erwartete Zellantwort bleibt aus.
- 3Damit zeigt das Modell: Eine gemessene Hormonmenge und selbst die Bindung belegen noch keine vollständige Wirkung.
Beispiel: So gehst du vor
- 1Wird das Hormon in ausreichender Menge gebildet?
- 2Erreicht es die betrachtete Zelle?
- 3Besitzt die Zelle einen passenden Rezeptor?
- 4Kann die Zelle nach der Bindung antworten?
- 5Funktioniert die bremsende Rückkopplung?
Teste dich
Alles auf einen Blick
Hormonwirkung
Zielzelle
passender Rezeptor nötig
Rezeptorort
Zellmembran oder Zellinneres
Zellantwort
Signal löst Reaktion aus
Reichweite
autokrin, parakrin oder endokrin
Regelung
negative Rückkopplung begrenzt Produktion
Störungsanalyse
Bildung, Transport, Rezeptor, Antwort und Rückkopplung prüfen
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Zwei Wege zur Zellantwort
- 1Insulin bindet außen an einen passenden Membranrezeptor einer Zielzelle.
- 2Die Bindung löst eine Signalkette im Zellinneren aus.
- 3Thyroxin wird in vielen Zielgeweben zu T3 umgewandelt. Vor allem T3 bindet im Zellkern an einen passenden Rezeptor.
- 4In beiden Fällen entscheidet der passende Rezeptor über die spezifische Zellantwort.
Fehler finden
Wo kommt das Signal an? In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 3Richtig: Thyroxin (T4) wird in vielen Zielzellen zu T3 umgewandelt, das vor allem an Rezeptoren im Zellkern bindet. Die dritte Zeile verlegt die Wirkung fälschlich ausschließlich an die Zellmembran.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Wirkt ein Botenstoff auf die abgebende Zelle zurück, heißt die Wirkung . Erreicht er nahe gelegene Zielzellen, wirkt er . Gelangt ein Hormon über das Blut zu entfernten Zielzellen, wirkt es .
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback