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A parte la necessità di elaborare un elevato numero di informazioni biologiche, la bioinformatica è un settore in forte crescita anche perché trova applicazioni pratiche in molti ambiti della ricerca e della medicina.

Per esempio, è importante nella ricerca di base perché permette con strumenti informatici appositi di fare deduzioni sulle funzioni biologiche e di comprendere mediante simulazioni il funzionamento degli esseri viventi.

Esempi di applicazioni di base sono:

- la costruzione di banche dati efficienti per la consultazione e condivisibili da tutti i laboratori;

- l'analisi dei dati ottenuti dagli esperimenti di espressione genica (cioè quali geni sono attivi e quanto in un determinato momento);

- la ricerca di nuove funzioni mediante il confronto tra geni diversi.

Alcuni software prodotti dai bioinformatici permettono di modellizzare e simulare situazioni complesse, come, per esempio:

- le vie di segnalazione dentro le cellule (i sistemi che permettono ai messaggi chimici di propagarsi dentro e fuori alle cellule con una sorta di passaparola);

- le vie metaboliche (i sistemi coinvolti nel controllo della costruizione e distruzione delle sostanze dentro le cellule);

- la regolazione genetica (il sistema complesso che regola intere parti di un genoma per svolgere determinate funzioni, analogamente a come i fili di un burattino ne controllano i movimenti).

Uno dei campi aperti è la possibilità di predire la struttura tridimensionale delle proteine, visto che da questa dipende la loro funzione: data la sequenza degli aminoacidi che la compongono, alcuni complessi sistemi di analisi costruiscono dei modelli possibili, basati sull'analisi di similarità con altre proteine di cui la struttura è nota.

Inoltre, la bioinformatica ha delle applicazioni anche in medicina: le informazioni ottenute con la bioionformatica hanno spesso ricadute che velocizzano la ricerca contro le malattie, permettono di calcolare il rischio genetico per determinate malattie, aiutano i ricercatori ad identificare i parametri migliori per costruire un nuovo farmaco.