Biochemija yra cheminių procesų ir reakcijų, vykstančių gyvuose organizmuose, tyrimas. Ją galima laikyti ir chemijos, ir biologijos poskyriu, nors jame naudojami įgūdžiai ir metodai daug dėmesio skiria tradicinei chemijai.
Labai ilgą laiką buvo manoma, kad gyvoji ir negyvoji materija iš esmės skiriasi. Dauguma mokslininkų manė, kad tik gyvos būtybės gali sukurti specialias biologines molekules iš kitų biologinių molekulių, gaunamų su maistu. Manoma, kad šios molekulės yra persmelktos „gyvybinės jėgos“, kuri padarė gyvybę. 1828 m. vokiečių chemikas Freidrichas Wöhleris padarė tam galą, netyčia iš neorganinių pirmtakų susintetindamas organinį cheminį karbamidą – pagrindinį šlapimo komponentą. Gimė biochemijos sritis.
Nuo 1828 m. šios srities tyrimai suteikė mokslininkams žinių apie tai, kaip augalai išgauna energiją iš saulės (fotosintezė); kaip gyvūnai gliukozę paverčia organizmo energijos valiuta ATP (glikolizė); kodėl dega raumenys, kai žmogus intensyviai sportuoja (pieno rūgšties gamyba); kaip ląstelėje sintetinami baltymai (baltymų ekspresija); ir daug daugiau. Kadangi daugelio žmonių požiūriu gyvi daiktai dažniausiai yra naudingiausi ir svarbiausi materijos išdėstymai Žemėje, žinios apie jų vidinį veikimą gali būti naudingos daugelyje sričių, įskaitant mediciną, žemės ūkį ir molekulinę biologiją.
Kai kurios biochemikų tyrinėtos molekulės apima angliavandenius, baltymus, lipidus ir nukleorūgštis. Dauguma jų yra organiniai polimerai, tai reiškia, kad juos daugiausia sudaro paprasti molekuliniai modeliai (monomerai), kartojami kelis kartus grandinėje, kartais tūkstančius kartų. Pagrindiniai elementai, randami organiniuose junginiuose, yra anglis, deguonis, vandenilis, azotas, kalcis ir fosforas, nedideli kiekiai chloro, sieros, kalio, natrio, magnio, geležies ir keleto kitų.
Daugelis organizmo molekulių, įskaitant angliavandenius ir baltymus, atlieka struktūrinius vaidmenis. Baltymai gaminami tiesiogiai pagal genetines instrukcijas ir yra vienos sudėtingiausių organinių molekulių. Nukleino rūgštys yra genetinių nurodymų (DNR ir RNR) sudedamosios dalys, randamos visose gyvybės formose – nuo žmonių iki virusų. Skirtingas nukleorūgščių modelis, randamas rūšies ląstelių branduoliuose, vadinamas jos genomu. Tada yra lipidai – daugelio vandenyje netirpių biomolekulių bendras terminas. Kūno riebalai yra sudaryti iš lipidų.
Biochemiją kasdien tiria dešimtys tūkstančių specialistų. Jie siekia geriau suprasti, kaip veikia gyvenimas ir kaip žmonės gali jį apsaugoti ir panaudoti, kad gyvenimas būtų geresnis.