Hormones and Signal Transduction: Introduction

00:02 Wenn ich das Wort Hormon sage, was kommt Ihnen in den Sinn? Für viele Menschen sind die Sexualhormone das das Erste, woran sie denken.

00:08 Die Hormone, die an der sexuellen Differenzierung beteiligt sind.

00:11 Hormone spielen natürlich eine viel größere Rolle als nur bei der sexuellen Differenzierung und das wird das Thema sein, über das ich in dieser Vorlesung sprechen werde.

00:19 Multizelluläre Organismen haben besondere Bedürfnisse, um auf ihre Umwelt zu reagieren.

00:25 Diese Bedürfnisse beziehen sich zum Beispiel auf den Ernährungszustand.

00:28 Wir können uns vorstellen: "Ich bin hungrig, ich gehe raus und will mir etwas zu essen holen".

00:33 Auf der zellulären Ebene im Körper, haben die einzelnen Zellen die gleichen Bedürfnisse.

00:38 Und sie müssen mit dem Rest des Körpers kommunizieren, um Nährstoffe zu erhalten.

00:42 Die Zellen im Körper und der Körper als Ganzes müssen auch in der Lage sein, auf Gefahren zu reagieren.

00:47 Wir alle waren beispielweise schon einmal in der Situation, wo wir allein in der Nacht spazieren gehen und wir glauben, wir hören Geräusche oder etwas in der Art.

00:54 Die Reaktion unseres Körpers auf diese Gefahren wird auch durch Hormone vermittelt.

00:59 Und betrachten wir den Prozess des Wachstums vergessen wir zum Beispiel, dass wir als ein einzelliger Organismus beginnen und heute Billionen von Zellen haben.

01:07 Dieses Wachstum hat nicht nur stattgefunden, sondern es muss auch richtig verwaltet werden.

01:11 Mein linker Arm hat die gleiche Länge wie mein rechter Arm.

01:14 Wie ist das passiert? War das ein Zufall? Nein, das wurde in der Tat durch Hormone gesteuert.

01:19 Und schließlich müssen wir in der Lage sein, auf Verletzungen reagieren können.

01:21 Wenn wir uns ein Bein brechen, ist es wirklich schön, dass wir heilen können, aber diese Heilung findet nicht ohne andere Dinge statt.

01:28 Hormone helfen natürlich, diesen Prozess zu vermitteln.

01:32 Wenn wir also darüber nachdenken, was Hormone tun, dann koordinieren sie in Wirklichkeit Aktivitäten.

01:38 Wenn wir uns einen Organismus als Armee vorstellen und die einzelnen Zellen im Organismus sind Soldaten, dann müssen diese Soldaten in der Lage sein, richtig auf die Dinge zu reagieren, die sie finden und die Kämpfe zu kämpfen, die der Organismus finden muss.

01:53 Hormone helfen bei der Koordinierung, wie wir noch sehen werden.

01:57 Eine der Herausforderungen bei Hormonen ist, dass sie eigentlich auf der Ebene der Struktur einer einzelnen Zelle wirken. Einzelne Zellen sind zusammengesetzt aus Membranen bestehen. Und diese Membranen wiederum bestehen selber aus einzelnen Lipiden. Diese Lipide sind das, was wir Phospholipide nennen und diese Phospholipide haben eine Ausrichtung, wie Sie sie hier auf dem Bildschirm sehen.

02:19 Die Lipiddoppelschicht ist also der Schutz der Zelle gegen den Rest der Welt.

02:23 Wenn man sich die Struktur der Lipiddoppelschicht anschaut, verhindert etwas an der Art und Weise, wie die Moleküle organisiert sind, die Bewegung von Dingen in die Zelle.

02:31 Das kann gut sein und das kann schlecht sein.

02:33 Die Lipiddoppelschicht enthält einzelne Phospholipide.

02:36 Phospholipide haben ein Phosphat an sich und diese Phospholipide haben Ladungen.

02:42 Wenn man also zum Beispiel eine Lipiddoppelschicht betrachtet, sind die Ober- und Unterseite das, was wir als die Außenseite der Lipiddoppelschicht bezeichnen und das ist der Teil, der mit Wasser interagiert.

02:49 Diese Teile sind polar, positiv negativ geladene Dinge.

02:53 Zwischen diesen beiden Schichten befindet sich eine unpolare oder hydrophobe Schicht.

02:57 Diese Kombination aus positiv geladener und negativ geladener Außenseite und dem ungeladenen Inneren sorgt dafür, dass Moleküle diese Barriere nur schwer überwinden können.

03:07 Wie ich schon sagte, kann das in einigen Fällen gut und in anderen schlecht sein.

03:10 Im Falle von Hormonen müssen diese entweder in der Lage sein, diese Barriere selbstständig zu überwinden, was einige wenige tun, oder sie müssen mit Rezeptoren interagieren.

03:21 Und diese Rezeptoren sind Proteine, die in die Lipiddoppelschicht der Zelle eingebettet sind.

03:26 Wir können sehen, wie sich Lipiddoppelschichten spontan bilden.

03:30 Ihre Struktur und ihre Chemie erlauben es ihnen, ohne jede Anstrengung die Membran einer Zelle zu bilden.

03:36 Es ist zum Beispiel kein enzymatischer Aufwand erforderlich, um eine Lipid-Doppelschicht herzustellen.

03:41 Hormone sind, wie gesagt, Moleküle, die die Anstrengungen oder Aktivitäten des Organismus koordinieren.

03:45 Und sie müssen mit den Einschränkungen der Lipiddoppelschicht arbeiten.

03:49 Hormone werden in einem Teil des Körpers gebildet und wandern durch den Blutkreislauf in einen anderen Teil des Körpers, um ihre Wirkung zu entfalten.

03:57 Unsere Nebennieren zum Beispiel schütten Hormone aus, die Epinephrin genannt werden.

04:01 Epinephrin ist auch als Adrenalin bekannt.

04:03 Wenn wir also in eine gefährliche Situation geraten, schüttet die Nebenniere Epinephrin aus und es wandert zu unseren Muskelzellen und zu unseren Leberzellen.

04:12 Und an diesen Punkten übt es seine Wirkung aus und sagt den Muskelzellen: "Hey, lass uns rennen und von hier verschwinden" und den Leberzellen: "Hey, lasst uns etwas Glukose im Körper, damit die Muskelzellen etwas Energie haben".

04:24 Hormone sind im Gesamtsystem das, was wir einen ersten Botenstoff nennen.

04:28 Die ersten Boten sind also der Beginn eines Signals.

04:32 Dieses Signal wird eine Reaktion hervorrufen, wenn es die Zielzelle erreicht.

04:39 Hormone gibt es in einer Vielzahl von Formen und ich habe hier ein paar Hormone auf den Bildschirm gebracht.

04:43 Wir haben alle schon von Schilddrüsenhormonen gehört.

04:45 Das Schilddrüsenhormon wird natürlich von der Schilddrüse produziert und ist, wie Sie sehen können, mit Jod versetzt.

04:51 Es ist so ziemlich das einzige Molekül im im Körper, das Jod enthält.

04:55 Epinephrin, wie ich bereits erwähnt habe, ist auch als Adrenalin bekannt und Hilft uns bei der sogenannten Kampf- oder Fluchtreaktion.

05:03 Der Epidermal Growth Factor ist ein ganz anderes Molekül, es ist ein Protein.

05:06 Einige Hormone sind Proteine und der Epidermal Growth Factor hilft dem Körper, sein Wachstum zu regulieren.

05:13 Und zuletzt haben wir ein Sexualhormon, Progesteron.

05:16 Progesteron ist ein wichtiger Vorläufer anderer Hormone und entfaltet seine Wirkung im Zusammenhang mit einer Schwangerschaft.

05:24 Wie ich schon sagte wandern Hormone im Blut und sie üben ihre Wirkung über Rezeptorproteine aus.

05:29 Diese Proteine sind wie gesagt eingebettet in die Lipiddoppelschicht der einzelnen Zellen.

05:35 Die meisten Hormone binden an Rezeptoren in der Zellmembran, aber nicht alle.

05:39 Einige Hormone, wie die Steroidhormone, können die Lipiddoppelschicht sogar selbständig überwinden.

05:44 Die meisten Moleküle können das nicht tun, aber Steroidhormone können es.

05:48 Und wenn sie das tun, binden sie an Rezeptoren, die sich im Inneren der Zelle befinden.

05:52 Die Steroidhormonrezeptoren befinden sich also meist im Inneren der Zelle, während die meisten andere Hormonrezeptoren sich außerhalb oder an der Membran der Zelle befinden.

06:01 Nun wurden in den letzten Jahren einige Steroidhormonrezeptoren entdeckt, die sich tatsächlich in der Membran der Zelle befinden.

06:08 Und ich werde sie später kurz erwähnen, aber die meisten befinden sich im Inneren.

06:13 Die meisten Rezeptoren übermitteln ihre Botschaft durch so genannte zweite Botenstoffe.

06:17 Und über die werden wir reden.

06:18 Dies sind kleine Moleküle, die sich im Inneren der Zelle befinden.

06:23 Und eine Sache, die die Leute überrascht, wenn sie sich mit dem Prozess der Hormonsignalisierung befassen ist, dass der Prozess normalerweise sehr viele Schritte umfasst.

06:31 Sehr viele Schritte geben der Zelle die Flexibilität, auf viele verschiedene Arten von Nachrichten zu reagieren.

06:38 Aber es macht es für Studenten ziemlich schwer zu lernen, weil man sich eine Menge Dinge merken muss.