Samenvatting · Biologie · vwo 5 Homeostase en hormonale regulatie

Homeostase en hormonale regulatie

Homeostase en regelkringen

• Homeostase is het handhaven van een dynamisch evenwicht in het inwendige milieu. Waarden blijven dus niet exact constant, maar schommelen binnen grenzen rond een normwaarde.
• Voorbeelden van factoren die homeostatisch worden geregeld:
  • lichaamstemperatuur: normwaarde $36,4{}^{\circ }\mathrm{C}$;
  • glucoseconcentratie in het bloed;
  • zuurstofconcentratie in het bloed;
  • osmotische waarde van lichaamsvloeistoffen.
• Het inwendige milieu bestaat uit bloed en weefselvloeistof. De inhoud van darmen, longen en blaas behoort tot het uitwendige milieu, omdat deze ruimten via een cellaag van het inwendige milieu zijn gescheiden.
• Homeostase is een vorm van zelfregulatie: het organisme reageert zelf op veranderingen, waardoor omstandigheden voor cellen geschikt blijven.

Een regelkring bestaat uit:

Bij negatieve terugkoppeling remt een toename van het resultaat het proces dat die toename veroorzaakt. Daalt het resultaat, dan wordt het proces juist gestimuleerd. Hierdoor beweegt de factor terug naar de normwaarde. De regeling van de kamertemperatuur door thermostaat, verwarmingsketel en radiatoren is hiervan een model. Bij positieve terugkoppeling versterkt een toename van het resultaat juist het proces.

Hormonen, doelwitorganen en klieren

• Hormonen zijn signaalstoffen die door hormoonklieren aan het bloed worden afgegeven. Via het bloed bereiken ze alle delen van het lichaam.
• Een hormoon werkt alleen in een doelwitorgaan waarvan cellen de passende receptoren bezitten.
• De reactie van een doelwitorgaan hangt onder andere af van:
  • de hormoonconcentratie of hormoonspiegel in het bloed;
  • het aantal hormoonreceptoren op of in de doelwitcellen.
• Hormonen blijven vaak relatief lang in bloed en doelwitweefsel aanwezig. Daarom zijn hormonale effecten meestal langdurig en geschikt voor geleidelijke processen, zoals groei, ontwikkeling, stofwisseling en voortplanting.

Werking van hormonen

• Steroïdhormonen zijn vaak uit cholesterol gevormd en hebben eigenschappen van vetten. Zij kunnen het celmembraan passeren.
  • Ze binden aan een receptor in het cytoplasma.
  • Het gevormde hormoon-receptorcomplex gaat via een kernporie naar het kernplasma.
  • Daar kan het complex genen in het DNA aan- of uitzetten, waardoor eiwitsynthese verandert.
• Peptide- of eiwithormonen zijn wateroplosbaar en kunnen het celmembraan niet passeren.
  • Ze binden aan een receptor in het celmembraan.
  • Aan de binnenzijde ontstaat of activeert een second messenger.
  • Deze kan enzymen activeren, een reactie in het cytoplasma veroorzaken of genregulatie beïnvloeden.
• Via een signaalcascade kan één extracellulair hormoonsignaal worden versterkt tot een grote intracellulaire reactie. Ook adrenaline kan het celmembraan niet passeren: het bindt aan een receptor in het celmembraan en werkt via second messengers.

Hypothalamus en hypofyse

• De hypothalamus regelt de secretie door de hypofyse en vormt daarmee de koppeling tussen zenuwstelsel en hormoonstelsel.
• De hypofyse bestaat uit de hypofysevoorkwab en hypofyseachterkwab.
• Neuronen in de hypothalamus maken via neurosecretie de neurohormonen oxytocine en ADH. Deze worden naar de hypofyseachterkwab vervoerd en daar aan het bloed afgegeven.
• Releasing hormonen (RH) stimuleren de hypofysevoorkwab tot productie van onder andere TSH, FSH, LH, groeihormoon, prolactine en ACTH. Inhibiting hormonen (IH) remmen de productie van groeihormoon en prolactine.

Belangrijke effecten:

• FSH en LH stimuleren de productie van geslachtscellen en geslachtshormonen.
• Prolactine stimuleert de ontwikkeling van melkklieren en melkproductie.
• Oxytocine stimuleert weeën en melksecretie.
• ADH stimuleert waterresorptie in de nieren, waardoor de osmotische waarde van het bloed min of meer constant blijft.

Schildklier en glucosegehalte

• De schildklier produceert schildklierhormoon (thyroxine), dat vooral de verbranding van glucose stimuleert. Bij kinderen is het ook belangrijk voor groei en ontwikkeling van beenderstelsel en centrale zenuwstelsel.
• TSH uit de hypofyse stimuleert schildklierweefsel, jodiumopname en secretie van schildklierhormoon. Een hoge concentratie schildklierhormoon remt vervolgens de TSH-secretie: negatieve terugkoppeling.

De normwaarde van de glucoseconcentratie is 5,0 mmol/L ($0,9g/L$); bij gezonde personen ligt deze tussen 4,0 en 8,0 mmol/L.

• Na een maaltijd stijgt de glucoseconcentratie. β-cellen in de eilandjes van Langerhans produceren dan insuline. Cellen nemen meer glucose op; lever en spieren zetten glucose om in glycogeen. De bloedglucoseconcentratie daalt.
• Bij een lage glucoseconcentratie produceren α-cellen glucagon. De lever zet glycogeen om in glucose en geeft glucose af aan het bloed. De bloedglucoseconcentratie stijgt.

Ook de nieren werken homeostatisch: bij onvoldoende zuurstoftoevoer maken zij epo (erytropoëtine). Dit stimuleert de productie van rode bloedcellen in het rode beenmerg. Daardoor neemt het zuurstoftransport toe en wordt de epo-productie weer geremd.

Voorbeeld