Quelle: MEDI-Learn SkriptenreiheBiochemie 5Matti AdamDie Skriptenreihe wird unterstützt durch: Deutsche Ärzte Finanz, www.aerzte-finanz.de
Vorwort
- "Biochemie der Hormone und Vitamine ist einer der gößeren Gebiete im Gegenstandskatalog Biochemie
- Thema ist oft verwirrend und in manchen Teilen auch etwas undurchsichtig
- Es gibt ein paar Sachen, die man hervorragend durcheinanderbringen kann
- deshalb Konzentration auf physikumsrelevante Fakten
- hoffentlich schwappt wenigsten ein klitzekleines bisschen von dem Spaß, den mir dieses Thema bereitet zu euch rüber
1 Biochemie der Hormone
- Hormone sind chemische Botenstoffe, die das Zusammenspiel der verschiedenen Zellen in einem vielzelligen Organismus koordinieren.
- Entstehung der "weiter entwickelten" Organismen nur durch Kommunikation möglich => "Zellgeflüster"
- Hormonelle funktionelle System besteht aus:
- regulatorischen Peptiden (Verbindung aus mehreren AS)
- Steroiden (stereó: „das Feste, Starre, Solide + oeides „ähnlich“)
- Zytokinen (+ Erklärung II)
- biogene Aminen
- Neurotransmitter
- Wachstums- und Entwicklungsfaktoren
- Hormone sind Signalstoffe, die bereits in geringer Konzentration wirken (<10^-6)
1.1 Einteilung der Hormone
Klassifikation der Hormone sind beliebte Prüfungsfragen1.1.1 Einteilung nach der Struktur ... 1
- Tyroxin (T4), Trijodthyronin (T3) => Derivate von Tyrosin
- Dopamin, Adrenalin, Noradrenalin, Melatonin
- Serotonin, Histamin
- Liberine, Statine
- ACTH, TSH, FSH, LH
- Somatotropin, Parathormon, Calcitonin, Insulin, Glukagon
- Angiotensin II, Gastrin, Sekretin, Leptin
- Glucocorticoide, Mineralcorticoide
- Androgene, Östrogene, Gestagene
- 1,25-(OH)2-Cholecalciferol
- Prostaglandine, Prostacycline
- Thromboxane
- Leuktrine
- ... ich schätze mal, dass diese Hormone eine sehr gute Grundlage sind. Ich versuche alle diese aufgeführten Hormone
- mit einem Hyperlink zu versehen
- + eine Strukturformel
- + mindestens drei Gesichtspunkte /Faktoren aufzulisten
... weiter geht´s: ...
- Aminosäurederivate
- haben einfachste Struktur
- direkte Abkömmlinge einer AS
- haben keine Peptidbindung
- klassische Eiweißstruktur mit Peptidbindung
- stellen großen Anteil der bekannten Hormone dar
- Merke: Alle Hormone des Hypothalamus, der Hypophyse und des endokrinen Pankreas sind Peptidhormone
- entstehen aus Arachidonsäure
- => die Arachidonsäure besteht aus 20 C-Atomen
- => die Arachidonsäure ist an Phospholipiden in der Plasmamembran gebunden
1.1.2 Einteilung nach den biochemischen Eigenschaften ... 2
- Struktur des Hormons bestimmt seine biochemischen Eigenschaften
- wichtigste Eigenschaft ist die Löslichkeit in Wasser
- Schildrüsenhormone Tyroxin (T4) und Trijod-Thyronin (T3)
- alle Steroidhormone
- Cortisol
- Testosteron
- Östradiol
- Progesteron
- Aldosteron
- 1,25-(OH)2-Cholecalciferol
- und ihr aktiven Vorstufen
- fettlösliche Hormone können die Plasmamembran einfach durchdringen, denn diese ist fetthaltig
- hydrophile Hormone scheitern an dieser Aufgabe, denn sie sind wasserliebend
- ergo: unterschiedliches Diffusionverhalten bringt unterschiedlichen Wirkmechanismus mit sich => dieses ist ein äußerst wichtiger Unterschied, auch prüfungstechnisch
- lipophile Hormone wirken intrazellulär !!!
- hydrophile Hormone wirken extrazellulär !!!
1.1.3 Einteilung nach dem Bildungsort ... 2- wird das Hormon in einem histologisch abgegrenzten Gebiet, spezialisiertem Gewebe (=Drüse) produziert
- oder wird das Hormon von eingestreuten hormonproduzierenden Zellen synthetisiert
- Merke: Glanduläre Hormone werden in Drüsen synthetisiert
- Gewebshormone werden in anderen Geweben synthetisiert
Das bringt Punkte:- man sollte für alle Hormone eine Vorstellung haben, zu welcher Stoffgruppe sie gehören
- Alle Hormone des Hypothalamus, der Hypophyse (=Neuro- und Adenohypophyse) und des endokrinen Pankreas sind Peptidhormone
- alle Peptidhormone sind hydrophil
- Schilddrüsenhormone sind die einzigen lipophilen Aminosäurederivate
- Schilddrüsenhormone sind KEINE Peptide
- die fettlöslichen Steroidhormone entstehen aus Cholesterin
Mündlich Basics:Kriterien, nach denen man generell eine Einteilung der Hormone vornehmen kann (4 Stck)- Struktur
- Löslichkeit im Wasser
- Bildungsort
- funktionelle Gesichtspunkte (z.B. "Wachstum und Entwicklung" oder "schnelle Stoffwechselregulation")
Z.Bsp: Schildern Sie grundlegende
Unterschiede zwischen
Somatostatin und
Cortisol
Somatostatin- Peptidhormon
- hydrophil
- Gewebshormon
Cortisol- Steroidhormon
- lipophil
- glanduläres Hormon
1.2 Hormon- und Zytokinrezeptoren / Signaltransduktion
Dieses Kapitel ist sehr wichtig, weil ...
- Fragen zu G-Proteinen sind sehr beliebt
- grundlegende Fakten und Vorgänge
1.2.1 Wirkungsmechanismus lipophiler Hormone
- sie bewirken die Änderung der Transkription (v. lat. trans = jenseits, hinüber + scribere = schreiben) spezifischer Gene
- fettliebende Substanzen lösen sich schlecht in wässrigem Milieu => Hydrophobie erzwingt eine vermehrte Bindung an Plasmaproteine
- Eiweißbindung ermöglicht ungehinderteten Bluttransport
Ablösung von der Plasmaprotein/Eiweißbindung ermöglicht Membrangängigkeit:
- frei diffusibel
- Eindringen in die Zelle
- durchquert das Innere
- trifft auf nukleär oder zytoplasamatisch auf sein intrazelluläres Rezeptorprotein
dieses
Rezeptorprotein:
- gehört in die Gruppe der regulierenden Transkriptionsfaktoren
- als Dimer aktiv
- jedes Dimer hat eine Hormon-Bindungsdomäne und eine DNA-Bindungsdomäne
- der Hormon-Rezeptor-Komplex erfährt durch Hormonbindung eine Konformationsänderung => Rezeptoren sind jetzt zur Pärchenbildung fähig
- der Partner ist ein anderer Hormon-Rezeptor-Komplex
- dieser neue dimerisierte Rezeptor kann nun mit der der Zinkfinger-Domäne (sehr beliebter Prüfungsfakt!) an der großen Furche der DNA binden
- durch die Wechselwirkung mit dem Erbstrang wird die Transkriptionsgeschwindigkeit verändert => Änderung der Mengen der hergestellten Enyme und letztendlich der Zellfunktion
- Induktion (=Beschleunigung)
- Repression (=Verlangsamung)
- die Abschnitte an denen die intrazellulären Rezeptorproteine binden heißen Hormone-Response-Elemente => sie sind nur in der Nähe bestimmter Gene vorhanden
Abbildung:
Signalweg des mit
Hormon beladenen Serumproteins anhand des Beispiels von
cAMP => habe kein anderes Bild gefunden
Erklärung: Hormon durchquert Membran -> Bindung eines intrazellulären Rezeptorproteins -> dieser Hormon-Rezeptor-Komplex dimerisiert mit einem anderen Hormon-Rezeptor-Komplex -> Bindung an DNA über Zinkfinger -> Transkriptionsbeeinflussung
Merke:
- Lipophile Hormone wirken auf die DNA im Zellkern
- Gene der regulierten Proteine (z.B. Na+/K+-ATP-ase) werden verändert abgelesen (=Induktion oder Repressiondadurch werden Proteine häufiger oder selterner produziert
- Wirkungseintritt im Bereich von Stunden
1.2.2 Wirkungsmechanismus hydrophiler Hormone
- sie durchdringen nicht die Zellmembran
- 3 unterschiedliche Klassen von Membranrezeptoren
G-Protein-assoziierte (7-Helix)-Rezeptoren
- besitzen 7-Transmembrandomänen
- diese Struktur prädestiniert die Interaktion mit einem G-Protein
1-Helix Rezeptoren- Tyrosinkinasen
- Guanylatcyclasen
Ionenkanäle- nikotinerge Acetycholin-Rezeptor
- ...
G-Protein-assoziierter Rezeptor
- werden in der Signaltransduktion als Schalter verwendet
- Übertragung extrazelläre Signale, die vorher von membranständigen Rezeptoren empfangen wurden, auf intrazelluläre Signalkaskaden
Es existieren verschieden
Familien der
G-Proteine wie:
Translationsfaktorenkleine G-Proteine
heterotrimere G-Proteine
- bestehen aus alpha, beta und gamma-Untereinheit
- Hauptfunktion übernimmt alpha-Untereinheit => nichtkovalente Bindung an ein Guanninnucleotid
genaue Vorgänge:
- Hormon wird an einem membranständigen 7-Helix-Rezeptor gebunden
- es entsteht ein Hormon-Rezeptor-Komplex
- dieser bindet intrazellulär ein G-Protein
- der Komplex selber verbleibt in der Membran
- im Ruhezustand hat G-Protein ein GDP gebunden
- durch die Interaktion von Hormon-Rezeptor-Komplex und G-Protein wird der Austausch von GDP gegen GTP katalysiert
- dies ist KEINE Posphorylierung
... wäre sinnvoll dieses Vorgang öfters zu zeichnen oder ein kleines Papiermodell zu entwerfen ...
- aktiviertes G-Protein dissoziiert in alpha-Komponente und beta,gamma-Teil
- der hauptverantwortliche alpha-Teil kann jetzt intrazelluläre membranständige Effektorenzme aktivieren =>
- Adenylatcyclase
- Phospholipase
1.3 Schnelle Stoffwechselregulation ... 12
1.3.1 Insulin ... 12
1.3.2 Glukagon ... 19
1.3.3 Katecholamine ...
1.3.4 Pathobiochemie der schnellen Stoffwechselregulation ... 26
1.4 Hypothalamus-Hypophysen gesteuerte Hormone ... 29
1.4.1 Hypothalamus-Hypophysen-Schilddrüsen-Achse ...30
1.4.2 Die Steroidhormone ... 35
1.4.3 Hypothalamus-Hypophysen-Zona fasciculata-Achse ... 37
1.4.4 Hypothalamus-Hypophysen-Keimdrüsen ... 41
1.4.5 Hypothalamus-Hypophysen-Wachstumshormone ... 44
1.5 Hormone der Neurohypophyse ... 46
1.5.1 Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (=RAAS) ... 47
1.5.2 Atriales natriuretisches Peptid (=ANP) ... 49
1.7 Calcium und Phosphatwechsel ... 51
1.8 Gewebshormone, Mediatoren ... 54
1.8.1 Histamin ... 54
1.8.2 Serotonin (=5-HT) ... 55
1.8.3 Somatostatin ... 56
1.8.4 NO (=Stickstoffmonoxid)
1.8.5 Eicosanoide ... 57
2 Vitamine und Coenzyme
2.1 Fettlösliche Vitamine ... 59
2.1.1 Vitamin A (=Retinol) ... 59
2.1.2 Vitamin D (=Cholecalciferol) ... 64
2.1.3 Vitamin E (=Tocopherol) ... 66
2.2 Wasserlösliche Vitamine ... 68
2.2.1 Vitamin B1 (=Thiamin) ... 69
2.2.2 Vitamin B2 (=Riboflavin) ... 69
2.2.3 Vitamin B3 (=Niacin) ... 70
2.2.4 Vitamin B6 (=Pyridoxin) ... 70
2.2.5 Vitamin B12 (=Cobalamin) ... 71
2.2.6 Folsäure ... 72
2.2.7 Pantothensäure ... 72
2.2.8 Vitamin C (=Ascorbinsäure) ... 72
2.2.9 Vitamin H (=Biotin) ... 73
Index ... 75
Weitere Internetlliteratur:
Lerneinheit Hormone
- Bildung,
- Klassifikation
- Sezernierung
- Hormone der Säugetiere
Jawohl, MT, der zweite von rechts, ehemaliger Etagen- und Haussprecher hat es geschafft: jetzt ist er Dipl.Ing. E-Technik und hat eine Stelle in der Nähe von Stuttgart bekommen.
Nach einer halben Stunde haben wir alles von der 6.Etage in dem Leihwagen von Europcar eingeräumt, er war selber sehr erstaunt ! ML hat fleißig Bananankisten von Aldi gesammelt.
Seine einzige Beschwerde, dass der Wagen keine Klimaanlage hat - brauchst du auch nicht, Markus: du fährst so schnell, so hat man mir berichtet, dass der Fahrtwind einen zu Eis abkühlt ;-)
LO, Wirtschaftsing. Fachrichtung E-Technik entpuppt sich als Verpacker 1. Grades
Mit James Browns Umfeld, Fred Wesley, Bootsy Collins, Pee Wee Ellis, Musiker; Bob Patton und Alan Leeds, Tourmanager. Von einer Kindheit in ärmlichen Verhältnissen im South Carolina und Georgia der 30er und 40er Jahre bis zum gefeierten Star: In den 50ern gab James Brown sein Debüt im Show Business, in den 60ern und 70ern war er auf dem Höhepunkt seines Erfolgs. Schwere Zeiten durchlebte er Ende der 70er und in den 80er Jahren, bis er schließlich ins Pantheon der "lebenden Legenden" aufgenommen wurde. Er starb am 25. Dezember 2006 in Atlanta.