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Biologische Wirkstoffe
(eine Auswahl)

 

  • Hormone
  • Enzyme
  • Pheromone
  • Vitamine
  • Hemmstoffe

1 DEFINITIONEN

Hormone: Hormone sind chemische Substanzen, die der Körper für den Einsatz im eigenen Körper produziert. [hormaein griech. = Anregen, in Bewegung setzen] ==> Pflanzen und Tiere
Pheromone: Pheromone sind chemische Substanzen, die ein Organismus produziert um andere Individuen der gleichen Art im Bereich der Entwicklung oder des Verhaltens zu beeinflussen. ==> Tiere
Hemmstoffe: Hemmstoffe sind chemische Substanzen, die auf Individuen verschiedener Arten (inkl. der Eigenen) einen hemmenden Einfluss ausüben. ==> Pflanzen

Wirkstoffe wirken in sehr kleinen Konzentrationen

2 HEMMSTOFFE

Bsp. Salbeibusch:

  • Hemmung der Entwicklung ==> Vegetationslose Zone (nicht Mäuse)

Untersuchungsmöglichkeiten:

  • Beobachtung (nachts)

2. 1 Nachweis von Hemmstoffen

Nachweis von Hemmstoffen

Wichtig: Kontrollversuche (Bsp. 3)

2. 2 Biologische Bedeutung

Konkurrenten in ihrer Entwicklung hemmen (z. Bsp. Wasser/Licht) ==> Wachstumsvorteil:

Wachstumsvorteil

Bsp. Buschwüsten: ==> Büsche verteilt

2. 2. 1 Problem: Wasser

Wurzelbereiche

  • Busch stirbt ab ==> mehrere Büsche beginnen zu wachsen ==> einer wird später überleben
  • Problem: Pflanze schadet sich selber ein wenig ==> kann nur eine gewisse Menge Hemmstoffe ertragen
  • Hemmstoffe werden in den Blättern hergestellt (==> Konzentration in Wurzeln nicht gross)
  • Konzentration:

Konzentration

  • ==> Hemmstoffe sind v.a. an der Oberfläche wirksam
  • Zweck: Keine neue Büsche sollen wachsen
  • Resistenzbildung: auch resistente Büsche haben Probleme beim Aufwachsen (==> zuwenig Wasser)

2. 3 Aufgaben der Hemmstoffe

  • Hemmung
  • Signalisation eines starken Konkurrenten:

==> Samen sollen nicht auskeimen (sinnvoll auch für Samenkorn)
==> können vom Wind weitergetragen werden
==> Resistenz nicht sinnvoll

  • (Pflanzen welche wenig Wasser brauchen können gegen Hemmstoffe resistent werden)

3 PHEROMONE

3. 1 Entwicklungsbeeinflussung besonders bei sozialstaatlich organisierten Arten

  • Bsp: Ameisen, Bienen, Wespen, Hummeln ==> Hautflügler
  • Termiten

3. 1. 1 Termiten

  • Arbeiter
  • Soldaten
  • Geschlechtstiere
  • ==> verschiedene Formen (Kasten)
==> Geschlechtstiere
Ei ==> Nymphe ==> Arbeiter
==> Soldat
Pfeile.gif (891 Byte) Pheromon (über Nahrung aufgenommen)

Königin:

  • "Eierlegemaschine" bis 10'000 Eier pro Tag
  • viel grösser
  • Pheromone kommen von der Königin aus dem Afterbereich ==> werden den Nymphen gefüttert
  • Ersatzköniginnen müssen bereit sein ==> Vorstadien
  • Bsp.: Sekundärkönigin ==> Häutung ==> Königin (sobald Pheromon von der Primärkönigin nicht mehr vorhanden ist)
  • Terziärkönigin: muss sich 2x häuten

3. 1. 2 Honigbienen

  • viele Pheromondrüsen
  • Kasten:
  • Arbeiterin weib. (steril)
  • Drohnen män.
  • Königin weib.
  • unbefruchtete Eier (haploid) ==> Drohnen
  • befruchtete Eier ==> Arbeiterin/Königin ==> Pheromone über Speichel, Pheromon von Königin ==> steriles Weibchen

Arbeiterin:

  • Aufteilung der Arbeit nach Alter:

Versorgung der Brut ==> Wächterbiene ==> Trachtbienen (Pollensammeln)

3. 2 Verhaltensbeeinflussende Pheromone

3. 2. 1 Bienen

  • Pheromon von Königin am Afterbereich

    ==> Arbeiterinnen fühlen sich angezogen
    ==> Bedienung

  • Alarmpheromon beim Stechapparat
  • Bienentanz:

    Pheromon für Mitteilung
    ==> Pheromon darf nicht stark verbreitet werden

3. 2. 2 chem./physik. Eigenschaften

  • Verhaltensbeeinflussende Pheromone gasförmig
  • Abbauzeit eines Pheromones wichtig:

    ==> Entwicklungspheromon: lange Abbauzeit
    ==> Bienentanzpheromon: kurze Abbauzeit

  • grösse des Pheromones ==> Ausbreitung unterschiedlich stark
  • Kohlenwasserstoffe mit O-Verbindungen ==> viele versch. Pheromone möglich

3. 2. 3 Nachtschmetterlinge (Nachtpfauenauge)

  • langlebige Pheromone
  • Weibchen grösser
  • Männchen grössere Fühler

Fühler

  • ==> Anlockung des Männchen durch Pheromone (Fühler = Empfangsantenne)
  • Verteilung der Pheromone durch Wind ==> Konzentration immer kleiner bei grösserer Entfernung (Duftfeld)
  • Wirksamkeit der Pheromone bis einige Kilometer
  • schon kleinste Mengen können bis zu 1 Mrd. Männchen anlocken
  • Männchen reagiert nur auf den Duftstoff seiner eigenen Art (Empfangsantenne reagiert nur mit einem Stoff)

3. 2. 4 Borkenkäferbekämpfung mit Pheromone

  • Männchen und Weibchen werden gefangen
  • Pheromon ist Signal für den Fund eines Baumes, der für den Befall geeignet ist (schwache Bäume haben kein Harz zur Abwehr) ==> Umso mehr Borkenkäfer an einem Baum, desto kleiner dessen Abwehr

allg.: Schädlingsbekämpfung mit Pheromone

  • Anlockung der Schädlinge durch Pheromone
  • Vorteil: nur eine gewisse Art betroffen

Andere Anlockungsmethoden:

  • Akkustisch: z. Bsp. Heuschrecken
  • Optisch: z. Bsp. Tagfalter

Spinne produziert ein "Pheromon" zur Anlockung der Beute (kein richtiges Pheromon; siehe Def.)

  • Frage: Spezialisierung auf eine Falterart oder unspezifischer Stoff?

3. 2. 5 Ameisen

  • Duftspuren ==> Weg Futterquelle - Nest
  • Kompassorientierung für kürzesten Weg ==> Duftspur nur bei Rückweg (Hinterleib auf Boden tippen). Bei Unterbrechung der Duftspur ==> Probleme (keine Kompassorientierung mehr).

Ameisenspecht (z.B. Grünspecht/Wendehals)

  • Alarmpheromon soll Feinde abwehren ==> Specht kann Ameisen fressen
  • Vorteile:
  • keine Nestzerstörung
  • nur sterile Ameisen werden gefressen (steriles Tier kann nur über die Königin seine eigenen Erbanlagen weitergeben ==> Schutz der Königin wichtig)

3. 2. 6 Pheromone bei Nichtinsekten

  • Markierung des Reviers mit Kot, Urin ==> Duftstoffe
  • Sexuallockstoffe: läufiges Weibchen ==> Pheromon (After) ==> Lecken des Fells und Pfoten ==> durch Pfoten verteilt
    ==> Biologischer Zweck: Signal für Paarungsbereitschaft ==> gezielter Einsatz der Spermen

3. 2. 7 Verbindung Pheromone - Hormone

Bsp. Maus:

Neues Männchen wird Haremsboss ==> Pheromon löst über Hormone eine Abstossung der Eizellen aus (Veränderung des Hormonhaushaltes löst Abtreibung aus) ==> Besserer Schutz des Weibchens durch den Haremsboss, falls schon Paarung stattgefunden hat kein Totbeissen der Jungen

==> Ziel: Schutz des Individuum und nicht der Art (Individuum will seine Erbanlagen weitergeben)

3. 3 Pheromone bei uns Menschen

  • keine starke Beeinflussung
  • Bsp. Achselgeruch: Achselhaare/Schamhaare ==> Verteilung der Pheromone (Vergrösserung der Oberfläche)

==> Signalisation eines Konkurrenten
==> Probleme bei engem Zusammenleben

4 HORMONE (Linder, S. 262)

4. 1 Pflanzenhormone

Bsp. Baum:

Buschwuchs

Grund: An den Triebspitzen wird ein Hormon produziert, dass die darunterliegenden Triebe am Wachstum hemmt. ==> Falls Triebspitze weggeschnitten ==> Austrieb der darunterliegenden Knospen ==> Baum wird dichter

4. 2 Allgemeines

  • Hypophyse ==> Hirnanhangdrüse
  • Hormone sind wirkungsspezifisch: Hormone wirken wie beim Empfänger vorgesehen
  • Nur gewisse Zellen sprechen auf ein Hormon an
  • Seuerung geschieht über Konzentrationsänderungen
  • Vorteil der Hormone gegenüber dem Nervensystem: Langzeitwirkung + mehrere Organe
  • Stoffe die sowohl als Gewebshormon und als Drüsenhormon auftreten (Bsp. Adrenalin)

4. 3 Drüsenhormone

  • Produktion in Drüsen

4. 4 Gewebshormone

  • lokaler Einsatz
  • keine Blutübertragung
  • Bsp. Übertragung von Nervenimpulsen (S. 207 + S. 213)
  • Synapse = Kontaktstelle
  • ACh: Gewebshormon
  • ==> Beeinflussung der anderen Nervenzelle (Gewebe)
  • ==> sehr lokal (Nervenende)

4. 5 Schilddrüse

  • Tyroxin: Zentrales Hormon
  • Jodtabletten: Vorsorge gegen Aufnahme von radioaktivem Jod bei Atomunfällen
  • Jodzusätze in Kochsalz ==> Verhinderung von Kröpfen (+ Fluor)

4. 6 Hypophyse (S. 268)

  • keine Konzentration des Harns ==> Austrocknung

Hypophyse

  • Steuerung der Hypophyse durch Gehirn

4. 7 Nebennieren

  • nichts mit der eigentlichen Niere gemeinsam
  • Corticoide = Rindenhormone
  • Funktionen:
  • entzündungshemmend
  • Kohlenhydrat- + Eiweisstoffwechselbeeinflussung
  • Mineralhaushalt
  • Stressbewältigung
  • Sexualhormone

4. 7. 1 Mineralhaushalt

  • Nervensystem (S. 206 / 211)
  • Signalleitung durch Ladungsverteilungen
  • ==> K+; Na+ grosse Bedeutung
  • ==> Na / K - Haushalt muss in Ordnung sein

4. 7. 2 Sexualhormone

  • Leistungssteigerung
  • Tumor in der Nebenniere bei einer Frau ==> Vermännlichung
  • Geschlechtsumwandlung möglich bei Hennen durch Hormoneingabe

4. 8 Keimdrüsen

  • Hormonspiegel nimmt ab im Alter ==> Leistungsfähigkeit nimmt ab
  • Beeinflussung durch Hormone:
  • Körperbau
  • sekundäre Geschlechtsmerkmale
  • Charakter/Temprament/seelische Einflüsse
  • Stoffwechsel
  • Leistungsfähigkeit

4. 9 Zuckerhaushalt

  • Rolle des Zuckers im Körper: Energiespender, aber lässt sich schlecht speichern
  • Speicherung im Körper ==> Probleme im Wasserhaushalt (Osmose) ==> Gefahr der Vertrocknung
Pflanzen Tiere (ink. Mensch)
Zucker Transportform Zucker
Pfeile.gif (891 Byte) Pfeile.gif (891 Byte)<-- Hormone
Stärke
(S. 47)
Speicherform Glykogen
(Leberstärke)
  • Fett : Energiespeicher
    Unterschied zu Glykogen: Fett ist energiereicher
  • Abb. 47.4 / 47.6 Abspaltung von Wasser
  • Gefahr der Überhitzung einer Zelle (Zucker ist sehr energiereich)

    ==>Veratmung in Schritten mit Hilfe von Enzymen (Abb. 137.1)
    ==>kompliziertes System für Energiefreisetzung (Þ nur ein System)

  • Mitochondrien (S. 122/144) ==> Einrichtung für Zuckerverbrennung

Langerhanssche Inseln ==> Zellgruppen in Bauchspeicheldrüse

  • Gegenspielerhormone: Insulin <==> Glukagon
  • Pfortader ==> Blutgefäss zur Leber
  • Blutzuckergehalt immer gleich gross ==> Steuerung des Blutzuckerspiegels
  • Steuerung durch zusätzliche Hormone mit gleicher Wirkung wie Glukagon ==> z. Bsp. Adrenalin

Blutzucker

  • Insulinmangel ==> Osmotische Probleme in der Zelle

4. 10 Zuckerkrankheit

  • Insulinmangel ==> Blutzuckerspiegel zu hoch ==> Stoffwechselschäden
  • Erblindung
  • Nierenschäden
  • Wundheilung schlechter
  • Durchblutung schlechter
  • zuviel Insulin ==> Atemlähmung ==> Kranke müssen Zucker bei sich haben
  • Zuckerarme Diät
  • Ursachen für Zuckerkrankheit
  • Alter
  • Vererbung
  • Fettleibigkeit

4. 11 Steueraufgaben der weiblichen Geschlechtshormone

  • Zweck des Gelbkörpers:
  • keine neue Eizelle
  • Bereitstellung der Gebärmutter
  • Oxytozin ==> Wehenhormon ==> Ablösung der Gebärmutter bei Menstruation

 

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