Биоло́гия — наука о живых существах и их взаимодействии со средой обитания. Изучает все аспекты жизни, в частности: структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.
Генетическая инжене́рия — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами, введения их в другие организмы и выращивания искусственных организмов после удаления выбранных генов из ДНК. Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, генетика, микробиология, вирусология.
Молекуля́рная биоло́гия — наука, академическая дисциплина, раздел биологии, изучающий структуру, взаимодействие молекул и макромолекулярных систем, участвующих в биологических процессах живых организмов, молекулярные основы наследственности и синтеза белка.
Биоинформа́тика — междисциплинарная область, объединяющая общую биологию, молекулярную биологию, кибернетику, генетику, химию, компьютерные науки, математику и статистику. Крупномасштабные биологические проблемы, требующие анализа больших объёмов данных, решаются биоинформатикой с вычислительной точки зрения. Биоинформатика главным образом включает в себя изучение и разработку компьютерных методов и направлена на получение, анализ, хранение, организацию и визуализацию биологических данных.
Биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.
Секвени́рование биополимеров — определение их аминокислотной или нуклеотидной последовательности. В результате секвенирования получают формальное описание первичной структуры линейной макромолекулы в виде последовательности мономеров в текстовом виде. Размеры секвенируемых участков ДНК обычно не превышают 100 пар нуклеотидов и 1000 пар нуклеотидов при секвенировании по Сенгеру. В результате секвенирования перекрывающихся участков ДНК получают последовательности участков генов, целых генов, тотальной мРНК или полных геномов организмов.
Ксенобиология — подраздел синтетической биологии, изучающий создание и управление биологическими устройствами и системами. КБ описывает форму биологии, которая (пока) не знакома науке и не встречается в природе. На практике это обозначает новые биологические и биохимические системы, которые отличаются от канонической системы ДНК-РНК-20 аминокислот. Например, вместо ДНК или РНК, КБ исследует аналоги нуклеиновых кислот, называемые ксенонуклеиновые кислоты (КсНК) в качестве носителей информации. Она также исследует расширенный генетический код и включение не-протеиногенных аминокислот в белки.
Эндонуклеазы рестрикции, рестриктазы — группа ферментов, относящихся к классу гидролаз, катализирующих реакцию гидролиза нуклеиновых кислот.
Вычислительная биология — это междисциплинарный подход, использующий достижения информатики, прикладной математики и статистики для решения проблем, поставляемых биологией. Главными областями в биологии, которые применяют такие методы, являются:
- Биоинформатика — применяет машинные алгоритмы и статистические методы к наборам биологических данных, состоящих, как правило, из большого числа ДНК, РНК и белковых последовательностей. Если говорить о конкретных примерах, то это сравнение последовательностей, поиск генов и предсказание экспрессии генов. Это очень большая научная область; термин «вычислительная биология» часто выступает как синоним для биоинформатики, что не совсем корректно.
- Вычислительное биомоделирование, подраздел биокибернетики, занимающаяся построением вычислительных моделей биологических систем.
- Вычислительная геномика, подраздел геномики, который изучает геномы клеток и организмов с помощью высокопроизводительного геномного секвенирования, и который использует метод ДНК-микрочипов для статистического анализа выраженных в конкретных типах клеток генов.
- Молекулярное моделирование, область исследований, которая привлекает теоретические и вычислительные методы для моделирования или имитации поведения молекул, причём молекул в самом широком смысле — состоящих от нескольких атомов и до «гигантских» биологических цепочек.
- Системная биология, ставящая целью моделирование полномасштабных биологических сетей взаимодействия, часто использует дифференциальные уравнения.
- Предсказание структур белков и структурная геномика — делают попытки систематически вычислять точные трёхмерные модели структур белков, которые ещё не были получены экспериментальным путём.
- Вычислительные подразделы биохимии и биофизики, широко использующие структурное моделирование и имитационные методы, такие как молекулярная динамика или метод выборки Больцмана, в попытке пролить свет на кинетику и термодинамику функций белков.
- Нейробиология — научная дисциплина, изучающая роль нейронных сетей в работе мозга. Теоретические основы нейробиологии изложил канадский ученый Дональд Хебб в работе The Organization of Behaviour (1949).
Национальный центр биотехнологической информации США.
Биокомпьютинг — биологическое направление в искусственном интеллекте, сосредоточенное на разработке и использовании компьютеров, которые функционируют как живые организмы или содержат биологические компоненты, так называемые биокомпьютеры.
Биотерроризм — разновидность терроризма, заключающаяся в использовании правительством, организацией или индивидуумом биологического оружия против населения. В этом случае в качестве оружия выступают микроорганизмы или ядовитые соединения, произведённые микробами.
Биоинженерия или биологическая инженерия — направление науки и техники, развивающее применение инженерных принципов в биологии и медицине.
Синтети́ческая биоло́гия — новое научное направление в биологии, занимающееся проектированием и созданием биологических систем с заданными свойствами и функциями, в том числе и тех, которые не имеют аналогов в природе.
Инженерная биология — направление биоинженерии, объединяющее методы высокоуровневого проектирования и реализации искусственных организмов или их компонентов, в том числе ранее не существовавших в природе.
Том Найт — американский биолог в области синтетической биологии, программист, предприниматель. Найт работал ведущим научным исследователем в Лаборатории Компьютерной науки и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (MIT), на факультете инженерных наук MIT.
Сборка Golden Gate, также клонирование Golden Gate , — метод клонирования ДНК, который позволяет одновременно и упорядоченно собирать несколько фрагментов ДНК в один с помощью эндонуклеаз рестрикции IIs типа и ДНК-лигазы бактериофага T4. Сборка молекулы проводится in vitro. Наиболее часто используемые эндонуклеазы рестрикции типа IIs включают BsaI, BsmBI, and BbsI.
BioPerl — большая коллекция модулей Perl, которые облегчают разработку скриптов Perl для задач биоинформатики. BioPerl сыграл важную роль в Проекте «Геном человека».
Международный конкурс генно-инженерных машин — международное соревнование в области синтетической биологии, которое изначально было нацелено на студентов бакалавриата, но со временем расширилось после включения подразделений для старшеклассников, предпринимателей и общественных лабораторий, а также для аспирантов.
Опасности синтетической биологии, или инженерной биологии, включают в себя опасности биобезопасности для рабочих и населения, опасности биозащищённости, возникающие в результате преднамеренной конструирования организмов с целью причинения вреда, а также опасности для окружающей среды. Угрозы для биобезопасности аналогичны угрозам для существующих областей биотехнологии, в основном они заключаются в воздействии патогенов и токсичных химических веществ; однако новые синтетические организмы могут иметь новые риски. Что касается биологической безопасности, есть опасения, что синтетические или переработанные организмы теоретически могут быть использованы для биотерроризма. Потенциальные риски биобезопасности могут включать в себя воссоздание известных патогенов с нуля, создание более опасных существующих патогенов и создание микробов для производства вредных биохимических веществ. Наконец, экологические опасности включают неблагоприятное воздействие на биоразнообразие и экосистемные услуги, включая потенциальные изменения в землепользовании в результате сельскохозяйственного использования синтетических организмов.
