Biokemija je proučavanje kemijskih procesa i reakcija koje se odvijaju u živim organizmima. Može se smatrati podjelom kemije i biologije, iako vještine i tehnike koje se koriste u njoj stavljaju veliki naglasak na tradicionalnu kemiju.
Dugo se vremena smatralo da su živa i neživa materija bitno različite. Većina znanstvenika je vjerovala da samo živa bića mogu stvoriti posebne biološke molekule, od drugih bioloških molekula dobivenih hranom. Smatralo se da su te molekule prožete “vitalnom silom” koja je omogućila život. Godine 1828. njemački kemičar Freidrich Wöhler stao je na kraj tome tako što je slučajno sintetizirao organsku kemijsku ureu – glavnu komponentu urina – iz anorganskih prekursora. Rodilo se polje biokemije.
Od 1828. godine istraživanja na tom području donijela su znanstvenicima znanje o načinu na koji biljke izvlače energiju iz sunca (fotosinteza); kako životinje pretvaraju glukozu u energetsku valutu tijela, ATP (glikoliza); zašto mišići peku kada osoba intenzivno vježba (proizvodnja mliječne kiseline); kako se proteini sintetiziraju u stanici (ekspresija proteina); i mnogo više. Kako živa bića imaju tendenciju biti najkorisniji i najvažniji raspored materije na Zemlji iz perspektive mnogih ljudi, znanje o njihovom unutarnjem radu ima korisne primjene u mnogim područjima, uključujući medicinu, poljoprivredu i molekularnu biologiju.
Neke molekule koje proučavaju biokemičari uključuju ugljikohidrate, proteine, lipide i nukleinske kiseline. Većina njih su organski polimeri, što znači da se prvenstveno sastoje od jednostavnih molekularnih uzoraka (monomera) koji se ponavljaju više puta u lancu, ponekad i tisuće puta. Primarni elementi koji se nalaze u organskim spojevima su ugljik, kisik, vodik, dušik, kalcij i fosfor, s količinama u tragovima klora, sumpora, kalija, natrija, magnezija, željeza i nekoliko drugih.
Mnoge molekule u tijelu, uključujući ugljikohidrate i proteine, imaju strukturnu ulogu. Proteini se proizvode izravno na temelju genetskih uputa i spadaju među najsloženije organske molekule. Nukleinske kiseline su građevni blokovi genetskih uputa (DNK i RNA) koje se nalaze u svim oblicima života, od ljudi do virusa. Različiti uzorak nukleinskih kiselina koji se nalazi u jezgri stanica neke vrste naziva se njezin genom. Zatim tu su lipidi, sveobuhvatni izraz za mnoge biomolekule netopive u vodi. Masnoća u tijelu je sastavljena od lipida.
Biokemiju svakodnevno proučavaju deseci tisuća stručnjaka. Nastoje bolje razumjeti kako život funkcionira i kako ga ljudi mogu zaštititi i iskoristiti kako bi život učinili boljim.