Bioinformatika je polje koje koristi računala za pohranu i analizu molekularno bioloških informacija. Koristeći ove informacije u digitalnom formatu, bioinformatika tada može riješiti probleme molekularne biologije, predvidjeti strukture, pa čak i simulirati makromolekule. U općenitijem smislu, bioinformatika se može koristiti za opisivanje bilo koje upotrebe računala u svrhu biologije, ali definicija specifična za molekularnu biologiju je daleko najčešća.
Početkom 21. stoljeća znanstvenici su počeli sekvencirati genome cijele vrste i pohranjivati ih na računala, omogućujući korištenje bioinformatike za modeliranje i praćenje brojnih fascinantnih stvari. Jedna od tih primjena je u zaključivanju evolucijske promjene u vrsti. Ispitujući genom i promatrajući kako se mijenja tijekom vremena, evolucijski biolozi mogu zapravo pratiti evoluciju kako se događa.
Najpoznatija primjena bioinformatike je analiza sekvence. U analizi sekvence, sekvence DNK različitih organizama pohranjuju se u baze podataka radi lakšeg pronalaženja i usporedbe. Projekt ljudskog genoma o kojem se dobro izvješćuje primjer je bioinformatike analize sekvenci. Koristeći masivna računala i različite metode prikupljanja sekvenci, cijeli ljudski genom je sekvenciran i pohranjen u strukturiranoj bazi podataka.
DNK sekvence koje se koriste za bioinformatiku mogu se prikupiti na više načina. Jedna metoda je proći kroz genom i tražiti pojedinačne sekvence za snimanje i pohranu. Druga metoda je jednostavno zgrabiti ogromne količine fragmenata i sve ih usporediti, pronalazeći cijele sekvence preklapanjem suvišnih segmenata. Potonja metoda, poznata kao sekvenciranje shotgun, trenutno je najpopularnija zbog svoje lakoće i brzine.
Uspoređujući poznate sekvence genoma sa specifičnim mutacijama, može se prikupiti mnogo informacija o nepoželjnim mutacijama kao što su karcinomi. Dovršenim mapiranjem ljudskog genoma bioinformatika je postala vrlo važna u istraživanju karcinoma u nadi konačnog izlječenja.
Računala se također koriste za prikupljanje i pohranu širih podataka o vrstama. Projekt Species 2000, na primjer, ima za cilj prikupiti veliku količinu informacija o svakoj vrsti biljaka, gljiva i životinja na zemlji. Te se informacije zatim mogu koristiti za brojne primjene, uključujući praćenje promjena u populaciji i biomima.
Postoje mnoge druge primjene bioinformatike, uključujući predviđanje cijelih proteinskih niti, učenje kako se geni izražavaju u različitim vrstama i izgradnju složenih modela cijelih stanica. Kako se računalna snaga povećava i naše baze podataka genetskih i molekularnih informacija šire, područje bioinformatike sigurno će rasti i drastično se mijenjati, omogućujući nam izgradnju modela nevjerojatne složenosti i korisnosti.