Beispiel-Regelkreis - Blutzuckerspiegel
Glukose ist ein essentieller Bestandteil unserer Nahrung und unerlässlich für eine gesunde Energiegewinnung. Die Glukose wird durch die Verdauungsvorgänge des Magen-Darm-Trakts freigesetzt und über das Darmepithel ins Blut aufgenommen. Über die Blutzirkulation erreicht der Energieträger Glukose jede Zelle, wird dort durch Abbau in ATP umgewandelt und kann so für biochemische Vorgänge in der Zelle verwendet werden.
Wie wird die allgemeine Aufnahme von Blutzucker geregelt?
Im Allgemeinen steigt nach jeder Nahrungsaufnahme unser Blutzuckerspiegel (Normalwert: 90 mg/dl) an. Der Traubenzucker wird im gesamten Körper verteilt.
Die beiden Hauptregulatoren sind Insulin und Glucagon. Beide Hormone sind Produkte der Bauchspeicheldrüse (Pankreas). Insulin wird als Reaktion auf einen Blutzuckerspiegelanstieg (Hyperglykämie) von den Beta-Zellen der Langerhans-Inseln (Zellansammlungen in der Bauchspeicheldrüse) ausgeschüttet. Glucagon wirkt antagonistisch und wird auf einen Blutzuckerabfall (Hypoglykämie) hin von Alpha-Zellen ausgeschüttet.
Insulinwirkung
Insulin leitet die Aufnahme von Glukose aus dem Blut zur Glykolyse und Zellatmung in alle Zellen ein. Glukose wird abgebaut und ATP produziert. Insulin wirkt an der Membranoberfläche und startet über seinen Rezeptor ein Second-Messenger-System, das zur Aktivierung von speziellen Glukosetransportern führt. Diese GLUT (Glukosetransporter) ermöglichen die Aufnahme von Glukose in die Zelle und ihre Verwertung.
Hauptaufgaben des Insulins
- Induktion der GLUT und damit zelluläre Glukoseaufnahme
- Förderung des Aufbaus des Glykogenspeichers in der Leber
Wirkung des Glucagons
Glucagon gehört ebenfalls zu den Peptidhormonen und wirkt an einem membranständigen Rezeptor. Es löst eine Signalkaskade aus, die zum Abbau von Glykogen und damit zur Freisetzung von Glukose ins Blut führt.
Beispiel
Wenn der Blutzuckerspiegel nicht stimmt: Diabetes mellitus
Der Blutzuckerspiegel muss den ganzen Tag lang reguliert werden. Doch manchmal gibt es hierbei dauerhafte Probleme. Die Haupterkrankung ist hierbei Diabetes mellitus.
Diabetes ist eine Stoffwechselerkrankung, die sich in einer gestörten Glukosekonzentration und -verwertung äußert. Man unterscheidet hierbei im Allgemeinen zwei Typen:
- Diabetes mellitus Typ 1: erblich bedingt, Autoimmunerkrankung, Zerstörung der Beta-Zellen
- Diabetes mellitus Typ 2: alters-/ernährungsphysiologisch bedingt, steigende Intoleranz der Insulinwirkung, durch dauerhaft hohe Ausschüttungen, verminderte Rezeptorintegration, meist bei Essstörungen, wie z.B. Adipositas, oder im Alter
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