3D-StrukturDie dreidimensionale Struktur (3D-Struktur) eines Proteins ist die Form, die es im Raum hat; sie hängt von der Aminosäuresequenz ab und ist sehr wichtig für die Funktion des Proteins.
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AlignmentEin Sequenzalignment ermöglicht es, 2 oder mehr Sequenzen, entweder Nukleotide (DNA, RNA) oder Aminosäuren (Protein), miteinander abzugleichen, mit dem Ziel, die Ähnlichkeiten oder Unterschiede zwischen diesen Sequenzen hervorzuheben.
AllelIn einer Zelle sind die Chromosomen in mehr als einer Kopie vorhanden: Der Mensch hat zum Beispiel 23 Chromosomenpaare. Ein Allel ist eine der Versionen der Nukleotidsequenz, die auf einem der Chromosomen gefunden wird.
AminosäureGrundbestandteil der Proteine. Jedes Protein besteht aus einer Reihe von Aminosäuren, die miteinander verbunden sind. Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren, die durch Buchstaben dargestellt werden: A (Alanin), C (Cystein), G (Glycin), T (Threonin), V (Valin), E (Glutaminsäure), … Jede Aminosäure hat spezifische physikalisch-chemische Eigenschaften: Die Veränderung einer Aminosäure in einem Protein kann die 3D-Struktur und damit die Funktion des Proteins verändern.
AnnotationMit einer DNA-Sequenz oder einer Proteinsequenz verbundene Informationen (Genname, Proteinname, biologische Funktion usw.). Diese Annotation wird von Experten (Biokuratorinnen / Biokuratoren) oder von Vorhersageprogrammen hinzugefügt. Sie wird beispielsweise in Datenbanken wie UniProtKB gespeichert.
ArtEine biologische Art ist eine Population, deren Individuen sich unter natürlichen Bedingungen untereinander vermehren und lebensfähige und fruchtbare Nachkommen hervorbringen können. Bei Pflanzen sind Arten manchmal schwieriger zu definieren.
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BakteriumMikroorganismus, der aus einer einzigen Zelle ohne Kern besteht und in verschiedenen Umgebungen (Luft, Boden, Wasser, Organismen usw.) leben kann. Der Begriff „Bakterien“ umfasst in der Umgangssprache die Gruppe der Bakterien und die der Archaeen (früher Archaebakterien), die im Allgemeinen unter extremen Bedingungen leben (hoher Säuregehalt, hohe Temperatur usw.).
BioinformatikDie Bioinformatik ist eine Disziplin der Lebenswissenschaften, die sich auf computergestützte, mathematische und statistische Werkzeuge stützt, um biologische Daten wie beispielsweise DNA-Sequenzen, die 3D-Struktur von Proteinen oder die Ergebnisse von Versuchen zu speichern, analysieren, interpretieren und visualisieren. Die Bioinformatik spielt eine Schlüsselrolle in der Erforschung der Evolution.
bpAbkürzung für „Basenpaare“, die verwendet wird, um die Anzahl der Nukleotide in einer DNA-Sequenz anzugeben.
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ChromosomEin Chromosom kann mit einem mehr oder weniger kompakten Knäuel verglichen werden, dessen Faden aus DNA besteht. Jede Zelle eines Organismus hat die gleiche Anzahl an Chromosomen. Die Anzahl der Chromosomen und die Anzahl der Kopien variieren von Art zu Art. Menschen haben 23 Chromosomenpaare, Bananen haben 11 Chromosomen, meistens in 3 Kopien.
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DatenbankEine computergestützte Enzyklopädie, die Daten strukturiert organisiert, sodass grosse Informationsmengen effizient gespeichert werden können. So enthält die UniProtKB-Datenbank Proteininformationen von allen Organismen und die OMA-Datenbank listet Informationen über orthologe Gene auf. Diese Datenbanken werden regelmässig aktualisiert.
diploidEine Zelle wird als haploid bezeichnet, wenn sie nur eine Kopie ihrer Chromosomen (n Chromosomen) enthält. Diploide Zellen enthalten zwei Kopien ihrer Chromosomen (2n Chromosomen). Eine menschliche Leberzelle zum Beispiel ist diploid und enthält 23 Chromosomenpaare (2x23 = 46 Chromosomen). Eine menschliche Geschlechtszelle ist haploid und enthält 23 Chromosomen.
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EukaryotenLebewesen, deren Zellen einen Zellkern enthalten, der die Chromosomen beherbergt. Dies gilt für Tiere (einschliesslich Menschen), Pflanzen und Pilze. Im Gegensatz zu Eukaryoten haben Prokaryoten keinen Zellkern und ihre Chromosomen sind „frei“ innerhalb der Zelle.
EvolutionEvolution nennt man die Veränderung lebender Organismen (Tiere, Pflanzen, Bakterien) oder Viren im Laufe von aufeinanderfolgenden Generationen. Dies ist die Folge allmählicher und zufälliger genetischer Veränderungen. Die Evolution verursacht die Entstehung neuer Arten aus einem gemeinsamen Vorfahren. Die Geschichte der Arten kann in Form eines Stammbaums dargestellt werden.
ExonBei Eukaryoten bestehen Gene aus kodierenden Regionen (Exons) und nichtkodierenden Regionen (Introns). Exons enthalten die genetische Information, um Proteine herzustellen.
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GenEin Gen ist ein Stück DNA, das alle Informationen enthält, die für die Herstellung eines Proteins erforderlich sind.
genetischer CodeNahezu universeller Code, der eine Sequenz von Nukleotiden (DNA, mRNA) in eine Sequenz von Aminosäuren (Protein) übersetzt. Eine Aminosäure wird von 3 Nukleinsäuren kodiert (Codon).
Genetisches MaterialJedes Material, das genetische Informationen trägt und von einer Generation zur nächsten weitergibt. Bei allen bisher bekannten Lebewesen besteht das Erbgut fast immer aus DNA. Bei manchen Viren ist der Träger der genetischen Information RNA.
GenomDie gesamte in einer Zelle enthaltene DNA. In der Regel enthalten alle Zellen eines Organismus das gleiche Genom.
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haploidEine Zelle wird als haploid bezeichnet, wenn sie nur eine Kopie ihrer Chromosomen (n Chromosomen) enthält. Diploide Zellen enthalten im Gegensatz dazu zwei Kopien ihrer Chromosomen (2n Chromosomen). Eine menschliche Leberzelle zum Beispiel ist diploid und enthält 23 Chromosomenpaare (2x23 = 46 Chromosomen). Eine menschliche Geschlechtszelle ist haploid und enthält 23 Chromosomen.
HomologWir sprechen von homologen Genen, Proteinen oder „homologen“ Arten, wenn sie einen gemeinsamen Vorfahren haben. Bei Genen und Proteinen werden manchmal zwei Subtypen von Homologen unterschieden: Orthologe und Paraloge.
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IntronBei Eukaryoten bestehen Gene aus kodierenden Regionen (Exons) und nichtkodierenden Regionen (Introns). Exons enthalten die genetische Information, um Proteine herzustellen.
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LUCA"Last Universal Common Ancestor": hypothetischer gemeinsamer Vorfahre aller Arten. Er hat vermutlich vor 3,5 bis 4 Milliarden Jahren gelebt und aus einer einzelnen Zelle bestanden.
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MutationEine Mutation ist eine Veränderung von einem oder mehreren Nukleotiden in einer DNA-Sequenz. Mutationen treten zufällig während des Lebens und der Teilung einer Zelle auf.
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NukleotidGrundeinheit von DNA und RNA. Nukleotide sind Moleküle, die durch Buchstaben symbolisiert werden. Für DNA: Das sind die Buchstaben A für Adenin, T für Thymin, G für Guanin und C für Cytosin. Für RNA wird T durch U für Uracil ersetzt.
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OrthologBezieht sich auf homologe Gene oder Proteine, wenn sie von einem einzelnen Gen stammen, das im letzten gemeinsamen Vorfahren der betreffenden Arten vorhanden war. Oft (aber nicht immer) haben orthologe Proteine in verschiedenen Arten die gleiche Funktion und die entsprechenden Gene werden als "die gleichen Gene in verschiedenen Arten" betrachtet. Nicht zu verwechseln mit "Paralog".
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ParalogBezieht sich auf homologe Gene oder Proteine, die das Ergebnis einer Genduplikation sind (bei Wirbeltieren sind z.B. Hämoglobin-Alpha und Hämoglobin-Beta Paraloge). Oft (aber nicht immer) haben Paraloge unterschiedliche biologische Rollen. Nicht zu verwechseln mit „ortholog".
ProkaryotenOrganismen, die aus einer einzelnen Zelle bestehen und deren DNA im Gegensatz zu Eukaryoten nicht in einem Zellkern eingeschlossen ist. Sowohl Bakterien als auch Archaea sind Prokaryoten.
ProteinProteine sind für den Aufbau und die Funktion aller Organismen unerlässlich. Sie erfüllen Tausende von Funktionen, wie zum Beispiel die Steuerung der Zellteilung oder der DNA-Synthese. Wie eine Perlenkette besteht ein Protein aus einer Abfolge von Aminosäuren, die durch chemische Bindungen miteinander verbunden sind. Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren. Die Reihenfolge der Aminosäuren in der Kette wird durch genetische Informationen bestimmt. Proteine haben unterschiedliche Längen und falten sich zu einer bestimmten Form – ihrer dreidimensionalen Struktur – zusammen, die für ihre Funktion sehr wichtig ist.
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RNARNA kann mit einer Fotokopie eines DNA-Stücks verglichen werden. RNA hat eine ähnliche chemische Zusammensetzung wie DNA, besteht aber aus einem Einzelstrang und dient meistens als „Bote“, der für die Herstellung eines Proteins unerlässlich ist. Es gibt auch andere RNAs, die nicht direkt an der Proteinsynthese beteiligt sind.
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SequenzEine DNA-Sequenz besteht aus der Abfolge von 4 Nukleotiden, symbolisiert durch die Buchstaben A, T, C, G (z.B. A=Adenin, G=Guanin): ATGGCCCCTGTGGATGCGCCTCCTGCCCCTGCTGGCGCTGCTGGCC... Eine Proteinsequenz besteht aus der Abfolge von 20 Aminosäuren, symbolisiert durch die Buchstaben G, E, N, I, A, L, ... (z.B A=Alanin, G = Glycin), in einer Reihenfolge, die für jedes Protein spezifisch ist: MALWMRLLPLLALLALW …
SequenzierungSequenzierung beinhaltet die Anwendung von Labortechniken, um insbesondere DNA zu sequenzieren, d.h. die Reihenfolge zu bestimmen, in der die Nukleotide A, T, C und G in der DNA miteinander verknüpft sind.
SNPEinzelnukleotid-Polymorphismen, häufig SNPs (ausgesprochen "snips") genannt, sind die häufigste Art der genetischen Variation bei Menschen. Jeder SNP stellt einen Unterschied in einem einzelnen Nukleotid dar. Ein SNP kann zum Beispiel das Nukleotid Cytosin (C) durch das Nukleotid Thymin (T) in einer bestimmten DNA-Sequenz ersetzen.
SpeziationMeist sehr lange Evolutionsprozesse, die zur Entstehung einer neuen Art führen.
StammbaumEin Stammbaum ist eine schematische Darstellung, die die Verwandtschaftsbeziehungen zwischen verschiedenen Arten oder Artengruppen hervorhebt.
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VirusMikroorganismus, der immer ein Parasit ist und eine Zelle infizieren muss, um sich zu reproduzieren. Ein Viruspartikel besteht aus einer Proteinhülle, die seine genetische Information (DNA oder RNA) schützt.
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ZelleDie Zelle ist die kleinste Einheit, die für die Konstitution eines Lebewesens notwendig ist. Ihre Anzahl ist von Art zu Art unterschiedlich: Ein Bakterium besteht aus einer einzigen Zelle, der kleine Wurm C.elegans aus rund 1.000 Zellen, ein Mensch aus rund 100.000 Milliarden Zellen.
