Biologie · Mittelstufe · Klasse 8–10 (Vertiefung Oberstufe)
Hormonsystem: Steuerung durch Botenstoffe
Wie Hormone über das Blut wirken, wie der Blutzucker durch Insulin und Glukagon geregelt wird und was beim Diabetes passiert.
🎯 Lernziele
Nach diesem Thema kannst du …
- Hormone als Botenstoffe beschreiben und mit Nervensignalen vergleichen
- die Regulation des Blutzuckerspiegels als Regelkreis mit negativer Rückkopplung erklären
- Diabetes Typ 1 und Typ 2 unterscheiden
- die Steuerung über Hypothalamus und Hypophyse am Beispiel der Schilddrüse beschreiben
💡 Erklärung
Hormone sind Botenstoffe, die von Hormondrüsen ins Blut abgegeben werden und so im ganzen Körper verteilt werden. Wirken können sie aber nur an Zellen, die passende Rezeptoren besitzen (Zielzellen). Im Vergleich zum Nervensystem wirken Hormone langsamer, dafür oft länger anhaltend und weiträumig.
Ein zentrales Beispiel ist der Blutzuckerspiegel. Nach einer Mahlzeit steigt der Glucosegehalt im Blut. Die Beta-Zellen der Langerhans-Inseln in der Bauchspeicheldrüse schütten daraufhin Insulin aus. Insulin bewirkt, dass Körperzellen Glucose aufnehmen und Leber und Muskeln Glucose als Glykogen speichern – der Blutzucker sinkt. Sinkt er zu stark, geben die Alpha-Zellen Glukagon ab; es bewirkt den Abbau von Glykogen in der Leber, und der Blutzucker steigt wieder. Insulin und Glukagon sind also Gegenspieler.
Dieses System ist ein Regelkreis mit negativer Rückkopplung: Eine Abweichung vom Sollwert löst eine Gegenreaktion aus, die die Abweichung verringert. Beim Diabetes mellitus Typ 1 zerstört das eigene Immunsystem die Beta-Zellen; es wird kein Insulin mehr gebildet, Betroffene müssen Insulin spritzen. Beim Typ 2 wird anfangs meist noch Insulin gebildet, aber die Zellen reagieren schlechter darauf (Insulinresistenz); Übergewicht und Bewegungsmangel erhöhen das Risiko.
Viele Hormondrüsen werden übergeordnet gesteuert. Der Hypothalamus im Gehirn gibt Steuerhormone an die Hypophyse ab, die wiederum Drüsen im Körper anregt. Beispiel Schilddrüse: Der Hypothalamus bildet TRH, die Hypophyse daraufhin TSH, und die Schilddrüse schüttet Thyroxin aus, das den Grundumsatz steigert. Viel Thyroxin im Blut hemmt wiederum Hypothalamus und Hypophyse – ebenfalls negative Rückkopplung.
Nach einem süßen Getränk steigt der Blutzucker in einer halben Stunde deutlich an. Bei Gesunden steigt kurz danach auch der Insulinspiegel, und der Blutzucker kehrt innerhalb von etwa zwei Stunden in den Normalbereich zurück. Bei unbehandeltem Typ-1-Diabetes bleibt der Insulinanstieg aus, und der Blutzucker bleibt hoch.
📘 Fachbegriffe
- Hormon
- Botenstoff, der über das Blut transportiert wird und an Zielzellen mit Rezeptoren wirkt.
- Rezeptor
- Molekül der Zielzelle, an das ein Hormon spezifisch bindet.
- Insulin
- Hormon der Beta-Zellen; senkt den Blutzuckerspiegel.
- Glukagon
- Hormon der Alpha-Zellen; erhöht den Blutzuckerspiegel.
- Glykogen
- Speicherform der Glucose in Leber und Muskeln.
- negative Rückkopplung
- Eine Wirkung verringert ihre eigene Ursache; hält Werte stabil.
- Hypophyse
- Hirnanhangdrüse; steuert viele andere Hormondrüsen.
⚠️ Typische Fehler
- „Insulin ist Zucker“ oder „Insulin erhöht den Blutzucker“ – Insulin senkt ihn.
- Hormone wirken auf alle Zellen – nur auf Zellen mit passendem Rezeptor.
- Diabetes Typ 1 und Typ 2 gleichsetzen; die Ursachen sind verschieden.
✏️ Übungen
Aufgabe 1 · leicht: Nenne die beiden Gegenspieler-Hormone der Blutzuckerregulation und ihre Wirkung.
Lösung anzeigen
Insulin senkt den Blutzucker (Glucoseaufnahme in Zellen, Glykogenaufbau); Glukagon erhöht ihn (Glykogenabbau in der Leber).
Aufgabe 2 · mittel: Zeichne die Blutzuckerregulation als Regelkreis mit Regelgröße, Sollwert, Fühler, Regler und Stellglied.
Lösung anzeigen
Regelgröße: Glucosekonzentration im Blut; Sollwert: etwa 70–100 mg/dl nüchtern; Fühler und Regler: Zellen der Langerhans-Inseln; Stellgrößen: Insulin/Glukagon; Stellglieder: Leber-, Muskel- und Fettzellen; Störgrößen: Mahlzeit, Bewegung.
Aufgabe 3 · anspruchsvoll: Erkläre, warum ein Mensch mit Typ-1-Diabetes nach einer Insulinspritze ohne anschließende Mahlzeit in eine Unterzuckerung geraten kann.
Lösung anzeigen
Das gespritzte Insulin bewirkt Glucoseaufnahme in Zellen und Speicherung – unabhängig davon, ob Glucose nachgeliefert wird. Ohne Mahlzeit sinkt der Blutzucker unter den Normalbereich; das Gehirn, das auf Glucose angewiesen ist, wird unterversorgt (Zittern, Schwitzen, Verwirrtheit).
✅ Selbsttest
🧾 Zusammenfassung
- Hormone: Botenstoffe im Blut, wirken an Zielzellen mit Rezeptoren.
- Insulin senkt, Glukagon erhöht den Blutzucker – Gegenspieler.
- Regelkreis mit negativer Rückkopplung hält den Sollwert.
- Typ 1: kein Insulin mehr; Typ 2: Insulinresistenz.
👩 Frag CELINA zu „Hormonsystem: Steuerung durch Botenstoffe“
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