A biokémia (régiesen életvegytan vagy orvosvegytan) az élő szervezetek kémiai felépítését és a bennük végbemenő kémiai változásokat tanulmányozó tudományterület. Célja annak megállapítása, hogy az életjelenségek hogyan függnek össze az élő anyagban végbemenő kémiai változásokkal, azok energetikai viszonyaival, és milyen szabályzó mechanizmusok állnak az események mögött.Berg, J. M., Timoczko, J. L., Stryer, L.: Biochemistry W. H. Freeman and Company, New York, 2012. 7. kiadás, 1-4 oldal,
A biokémia tárgya bélyegkép|jobbra|Antoine Lavoisier
A biokémia a biológia és a kémia összeolvadásából jött létre, amelyben igyekszik a kémia szemszögéből vizsgálni és megérteni a biológiai rendszerek működését. Szemléletmódjában a kémiai ismereteket építi be a biológiai tudományba, miközben a következő kérdésekre keresi a választ:Nelson, D. L., Cox, M. M.: Lehninger Principales of biochemistry W. H. Freeman and Company, New York, 2008. 5. kiadás. 1-36. oldal, Dominiczak, M., Baynes, J.: Medical biochemistry Mosby, London Edinburgh New York, Philadelphia, Sidney, Toronto, 1999. 1-4. oldal,
milyen elemekből és molekulákból épül fel az élő szervezet; milyen az élő szervezetek átfogó kémiai szervezettsége; milyen kémiai folyamatokban és hogyan keletkeznek, alakulnak át vagy bomlanak le ezek a vegyületek az élő szervezetben, és milyenek az energetikai viszonyai; milyen mechanizmusok szabályozzák az átalakulások sebességét, irányát és arányát; az élet jellegzetes tulajdonságai és törvényszerűségei hogyan függnek össze az élő anyag kémiai tulajdonságaival és törvényszerűségeivel; mi az élő szervezet önfenntartásának és reprodukciójának termodinamikai alapja.150px|bélyegkép|jobbra|Friedrich Wöhler
A biokémia kialakulásának és fejlődésének főbb állomásai
250px|bélyegkép|balra|Albert Edelfelt: Pasteur a laboratóriumában c. festménye 150px|bélyegkép|jobbra|Szent-Györgyi 1948-ban 150px|bélyegkép|jobbra|Straub F. Brunó Az emberiség erjesztési folyamatokat, mint empirikus biokémiai eljárásokat már ősidöktől kezdve felhasznált. Történelme során könyvtárakat megtöltő ismeretanyagot gyűjtött össze kémiában, biológiában, orvoslásban, de ennek ellenére a 18. század végéig nem alakultak ki a feltételek az önálló biokémia tudományág megszületéséhez. Ebben elsősorban nem a tárgyi ismeretek hiánya játszott szerepet, hiszen Paracelsus (1493–1541) orvos-kémikus fellépése óta ismert volt a kémia jelentősége a szervezet működésében és az a nézet, hogy ezeket a kémiai folyamatokat kívülről bevitt vegyületekkel befolyásolni lehet. Sajnálatos módon jelentős akadálya volt a biokémia kialakulása szempontjából az a filozófiai szemlélet, amely nem ismerte fel a világ anyagi egységét, ami az élő anyagot másnak tekintette, mint a nem élőt, amely szerint az életfolyamatokra nem érvényesek a természet törvényei. Márpedig a biokémia pontosan az életfolyamatokat, azok materiális alapjait tette vizsgálata központi kérdésévé. Talán az első figyelemre méltó mérföldkő a biokémia fejlődésének útján Lomonoszov munkája, amelyben az energiamegmaradás törvényét egyaránt alkalmazta az élő és élettelen világra, és amely ily módon egy új felfogás kezdetét jelentette a tudományban. Ezt követően Antoine Lavoisier kísérletesen kimutatta, hogy az élő szervezet által termelt hő ugyanakkora, mintha a tápanyagot az élőn kívül égetnénk el. Majd Friedrich Wöhler 1828-ban oxálsavat és karbamidot előállítva igazolta hipotézisét, miszerint szervetlen kiindulási anyagokból elő lehet állítani szerves anyagot, és nem szükséges valami különleges vis vitalis (életerő) az élő anyag keletkezéséhez. Wöhler dogmákat döntő kísérleti eredményei megnyitották az utat a biokémia gyors fejlődéséhez. A szakirodalomban a biokémia kezdőpontjának általában 1866-ot tekintik, amikor Németországban Felix Hoppe-Seyler vezetésével megalapították az első biokémia tanszéket. A 19. században felgyorsult szerves kémiai kutatások eredményei alapján számos, az élő szervezetben előforduló anyag szerkezete vált ismertté, lehetőséget teremtve a biokémiai folyamatok és átalakulások vizsgálatára. Louis Pasteur elsőként bizonyította az aerob és anaerob anyagcsere létét. A tej erjedéséről írt dolgozatában (1857) kimutatta, hogy a cukor tejsavvá alakulását az élesztősejtek idézik elő, a kémiai átalakulás tehát egy életfolyamattól függ.Schhott H.: A medicina krónikája Officina Nova, 1993. 300. oldal, Továbbá az alkoholos erjedést vizsgálva felhívta a figyelmet az élő szervezetek folyamatait katalizáló enzimek jelentőségére.Nelson, D. L., Cox, M. M.: Lehninger, Principales of biochemistry. W. H. Freeman and Company, New York, 2008. 5. kiadás. 184. oldal, Pasteur egyik tévedéseként az általa fermentnek nevezett enzimeket még az élő sejt struktúrájától elválaszthatatlan alkotóelemeknek írta le, és csak később (1897), Hans Buchner és Eduard Buchner közös munkája eredményeként sikerült ezt a vitalisztikus dogmát megcáfolni. A biokémia történetében először a két Buchner bizonyította kísérlettel, hogy az erjedés sejtmentes rendszerben, izolált enzimek segítségével is végbemehet, útjára indítva ezzel a biokémia egyik meghatározó szakterületét, az enzimológiát.Stryer L.: Biochemistry W.H. Freeman and Company, New York, 3. kiadás 1975. 349. oldal, Ezt követően (1894) Hermann Emil Fischer Nobel-dijas német kémikus, a fehérjék szerkezetének és aminosav összetételének vizsgálata során jutott el arra a megállapításra, hogy az enzimek és a hozzájuk kapcsolódó szubsztrátok térszerkezetileg úgy illenek egymásba, mint a kulcs a zárba.Nelson, D. L., Cox, M. M.: Lehninger Principales of biochemistry W. H. Freeman and Company, New York, 2008. 5. kiadás. 189. oldal, Voet D., Voet J. G.: Biochemistry John Wiley & Sons, INC. New York, Chichester, Brisbane Toronto, Singapore, 1995. 2. kiadás, 844. oldal,
A 20. század eleje a biokémia divatjának is mondható vitaminok kutatásának időszaka volt. A technikai lehetőségek az egyre nagyobb fordulatszámot elérő preparatív centrifugák, majd 1925-ben Theodor Svedberg által bevezetett analitikai centrifuga, nagyban hozzájárult a sejtmentes rendszerek alkotórészeinek szétválasztásához és a makromolekulák vizsgálatához.Voet D., Voet J. G.: Biochemistry. John Wiley & Sons, INC. New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore, 1995. 2. kiadás, 97. oldal, A kémia területén érzékeny analitikai módszerek kerültek kifejlesztésre, amelyek lehetővé tették az egyes enzimek által felhasznált szubsztrátok és termékek kémiai analízisét, az enzimaktivitás mérését. Mivel az élő rendszereket az is jellemzi, hogy a bennük végbemenő reakciók pontosan szabályozottak az enzimek szintjén, ezért a figyelem a szabályozásban részt vevő molekulák felé irányult. Így derült fény a vitaminok szerepére a szabályozásban és a táplálkozásban, miszerint azok hiánya hiánybetegségek kialakulásához vezet. Még a 20. század első felénél maradva, ebben az időszakban lázas kutatómunka folyt annak kiderítésére, hogy milyen energiatermelő folyamatok zajlanak le a szervezetben. Bár ez a kérdés már sokkal korábban felvetődött, de a megoldás váratott magára. A késedelem abból fakadt, hogy az energiatermelésben részt vevő enzimeket a sejtektől és sejtalkotóktól mentes szűrletben keresték, a korábbi gyakorlatnak megfelelően. Ezzel szemben az energiatermelés enzimei a mitokondriumokban szigorúan meghatározott struktúrában elrendeződve, membránokhoz kötött állapotban fordulnak elő. Szent-Györgyi Albert volt az első, aki munkatársaival Szegeden a megfelelő kísérleti technika alkalmazásával izomszövetben figyelte meg, hogy bizonyos di- és trikarbonsavak nagymértékben felgyorsítják a sejtlégzés intenzitását. Ez a változás az oxigén fogyasztásának és a szén-dioxid felszabadulásának növekedését eredményezte. A munka további folytatása Hans Adolf Krebs nevéhez fűződik, aki az egyes lépéseket kibővítette és körfolyamatba helyezte, majd 1937-ben felírta a helyes feltételezést a trikarbonsav körfolyamatra, amelyet citrátkör vagy Szent-Györgyi–Krebs-ciklus néven ismerünk.Lásztity Radomir: Az élelmiszer-biokémia alapjai Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1981. 110. oldal. A sejtek legfőbb energiatermelő folyamatának, a citrátkör egyes lépéseinek megismerése után a szervezet legtöbb energiát felhasználó mechanizmusának, az izom-összehúzódás biokémiai folyamatának felderítése került Szent-Györgyi és munkatársai érdeklődésének középpontjába. Ennek eredményeként Szegeden sikerült tiszta állapotban előállítani az izommiozint (1941), majd egy évvel később, ugyanabban a laborban Straub F. Brunó tisztította és identifikálta az actint, az izom vékony filamentumának fő fehérjekomponensét, ezzel nagyban hozzájárulva az izomrost összehúzódásának molekuláris szintű megértéséhez. Ezeknek az eredményeknek a tudományos értéke vetekszik a Nobel-dijjal jutalmazott, citrátkör felderítésében elért eredményekkel.Straub F. B., Feuer G. L.: Effect of drugs on actin Nature. 1948. 162. 217p.Rall, JA.: Generation of life in a test tube: Albert Szent-Gyorgyi, Bruno Straub, and the discovery of actin. Adv. Physiol. Educ. 2018. 42. 277-288.Voet D., Voet J. G.: Biochemistry John Wiley & Sons, INC. New York, Chichester, Brisbane Toronto, Singapore, 1995. 2. kiadás, 1244. oldal,
Más tudományokhoz hasonlóan a biokémiára is igaz, hogy egy-egy új módszer kifejlesztése vagy egy új típusú műszer alkalmazása az új kutatási eredmények özönét indítja el, majd ismét eljutunk egy olyan pontra, ahol újabb technikai áttörésre kell várni. Ilyen nagy jelentőségű módszertani előrelépés volt a méréstechnikában a folyadékszcintillációs számláló, a spektrofotométer, a röntgendiffrakció eljárás, a radioizotópok bevezetése és az elválasztási módszerek tökéletesítése. Különös jelentőségű volt a nukleinsavak szerkezetének és információhordó szerepének felismerése, amely 75 évet váratott magára. A DNS kémiai és térszerkezeti modelljét először James D. Watson és Francis Crick írta le (1953), mely modell a mai napig is használatban van. Munkásságukat Nobel-díjjal ismerték el. A genetikai kód megfejtése (1966) Marshall Warren Nirenberg és Philip Leder kitartó munkájának eredménye.