Zellulärer Transport & Hormonelle Regulation
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Zellulärer Transport durch Membranen
Einfache Diffusion
Manche Stoffe gelangen durch Diffusion in die Zellen oder nach außen. Dies erfolgt durch einfache Diffusion, einen physikalischen Prozess, der auf zufälliger Bewegung basiert. Die kinetische Energie in Verbindung mit der zufälligen Bewegung verursacht Diffusion, d.h. die Nettobewegung von Teilchen (Atome, Ionen und Moleküle) aus einer Region hoher Konzentration zu einer Region niedriger Konzentration, bis eine gleichmäßige Verteilung erreicht ist.
Carrier-vermittelter Transport von Molekülen
Für den Transport bestimmter Stoffe (Ionen und Nährstoffe) wurden bereits in einem sehr frühen Stadium der Zellentwicklung spezielle Transportproteine wie Permeasen entwickelt. Dieser Transport von gelösten Substanzen durch Membranproteine wird als Carrier-vermittelter Transport bezeichnet, von dem es zwei Varianten gibt:
Erleichterte Diffusion
Erfolgt entlang eines elektrochemischen Konzentrationsgradienten und ist somit unabhängig von metabolischer Energie.
Aktiver Transport
Erfolgt entgegen eines elektrochemischen Gradienten und ist somit energieabhängig.
Endozytose und Exozytose
Während einfache und erleichterte Diffusion sowie der aktive Transport Moleküle und Ionen durch die Zellmembran befördern, müssen Zellen manchmal auch größere Mengen an Material, wie Nahrungspartikel oder sogar ganze Zellen, aufnehmen oder abgeben. Bei diesen Transportprozessen sind Vesikel beteiligt, die von der Zellmembran gebildet oder mit ihr verschmelzen. Dies wird als Endozytose und Exozytose bezeichnet.
Hormonelle Regulation
Das Endokrine System
Das endokrine System besteht aus einer Gruppe von Drüsen und Geweben, die Hormone, also Botenstoffe, produzieren, welche viele Prozesse im Körper regulieren.
Das endokrine System ist für wichtige Körperfunktionen entscheidend:
- Aufrechterhaltung der Homöostase, z.B. schwankt der Blutzucker, unabhängig von der Nahrungsaufnahme, nur wenig durch Hormone wie Insulin und Glukagon.
- Reaktion auf externe Umstände: Adrenalin ermöglicht die sofortige Verfügbarkeit von Energie.
- Umsetzung verschiedener physiologischer und zyklischer Entwicklungsprogramme: wie die sexuelle Differenzierung und Reifung, Menstruation und Schwangerschaft, die von Sexualhormonen gesteuert werden.
Was ist ein Hormon?
Ein Hormon ist ein organisches Molekül, das von einem Teil des Körpers als Reaktion auf bestimmte innere oder äußere Signale (einschließlich des Nervensystems) ausgeschieden wird. Es wird über die Blutbahn oder Diffusion zu seinem Rezeptor in einem anderen Teil des Körpers transportiert, wo es eine spezifische Wirkung auf ein Organ oder Gewebe ausübt. Hormone sind bereits in sehr kleinen Mengen aktiv.
Chemische Klassifikation der Hormone
Hormone können in vier chemische Gruppen eingeteilt werden:
- Steroide (aus Cholesterin synthetisiert): Sexualhormone (Progesteron, Testosteron, Estradiol), Steroidhormone der Nebennierenrinde.
- Aminosäurederivate: Adrenalin und Noradrenalin.
- Peptide oder Proteine: ADH und Oxytocin (kurze Peptide), Glukagon, ACTH und Calcitonin (längere Peptide), Insulin, Wachstumshormon und gonadotrope Hormone.
- Fettsäurederivate: "Prostaglandine".
Wirkmechanismen der Hormone
Hormone können ihre Wirkung über zwei verschiedene Mechanismen entfalten. Beide Mechanismen beinhalten Rezeptormoleküle. Im ersten Fall handelt es sich um intrazelluläre Rezeptormoleküle (im Zellkern oder Zytoplasma), im zweiten Fall um Moleküle, die in der Membran der Zielzelle lokalisiert sind. Steroid- und Schilddrüsenhormone wirken durch intrazelluläre Rezeptoren; Aminosäurederivat-Hormone, Peptid- und Proteinhormone wirken über Rezeptoren an der Zellmembran.