Biokemia on tutkimus elävissä organismeissa tapahtuvista kemiallisista prosesseista ja reaktioista. Sitä voidaan pitää sekä kemian että biologian osa -alueena, vaikka siinä käytetyt taidot ja tekniikat korostavat suuresti perinteistä kemiaa.
Hyvin pitkään luultiin elävän ja elottoman aineen olevan pohjimmiltaan erilaisia. Useimmat tiedemiehet uskoivat, että vain elävät olennot voivat luoda erityisiä biologisia molekyylejä muista ruoan kautta saaduista biologisista molekyyleistä. Näiden molekyylien uskottiin olevan täynnä “elintärkeää voimaa”, joka mahdollisti elämän. Vuonna 1828 saksalainen kemisti Freidrich Wöhler lopetti tämän syntesoimalla vahingossa orgaanisen kemiallisen urean – virtsan pääkomponentin – epäorgaanisista lähtöaineista. Biokemian ala syntyi.
Vuodesta 1828 lähtien alan tutkimukset ovat tuoneet tutkijoille tietoa tavasta, jolla kasvit ottavat energiaa auringosta (fotosynteesi); kuinka eläimet muuttavat glukoosin kehon energiavaluutaksi, ATP: ksi (glykolyysi); miksi lihakset palavat, kun henkilö harjoittelee voimakkaasti (maitohapon tuotanto); miten proteiinit syntetisoidaan solussa (proteiinin ilmentyminen); ja paljon enemmän. Koska elävät olennot ovat yleensä hyödyllisimpiä ja tärkeimpiä ainejärjestelyjä maapallolla monien ihmisten näkökulmasta, niiden sisäisen toiminnan tuntemuksella on hyödyllisiä sovelluksia monilla aloilla, mukaan lukien lääketiede, maatalous ja molekyylibiologia.
Jotkut biokemistien tutkimat molekyylit sisältävät hiilihydraatteja, proteiineja, lipidejä ja nukleiinihappoja. Suurin osa näistä on orgaanisia polymeerejä, mikä tarkoittaa, että ne koostuvat pääasiassa yksinkertaisista molekyylikuvioista (monomeereistä), joita toistetaan useita kertoja ketjussa, joskus tuhansia kertoja. Orgaanisten yhdisteiden ensisijaiset elementit ovat hiili, happi, vety, typpi, kalsium ja fosfori sekä pieniä määriä klooria, rikkiä, kaliumia, natriumia, magnesiumia, rautaa ja muutamia muita.
Monet kehon molekyyleistä, mukaan lukien hiilihydraatit ja proteiinit, toimivat rakenteellisissa rooleissa. Proteiinit valmistetaan suoraan geneettisten ohjeiden perusteella ja ne ovat monimutkaisimpia orgaanisia molekyylejä. Nukleiinihapot ovat rakennuspalikoita geneettisistä ohjeista (DNA ja RNA), joita esiintyy kaikissa elämän muodoissa ihmisistä viruksiin. Lajin solujen ytimistä löytyvää erilaista nukleiinihappomallia kutsutaan sen genomiksi. Sitten ovat lipidit, kattava termi monille ei-vesiliukoisille biomolekyyleille. Kehon rasva koostuu lipideistä.
Biokemiaa tutkivat kymmenet tuhannet ammattilaiset päivittäin. He pyrkivät ymmärtämään paremmin, miten elämä toimii ja miten ihmiset voivat sekä suojella sitä että käyttää sitä elämän parantamiseen.