miniatura|Molécula da hemoglobina. A bioquímica é o estudo químico dos seres vivos, especialmente da estrutura e función dos seus compoñentes químicos específicos, como son as proteínas, carbohidratos, lípidos e ácidos nucleicos, ademais doutras pequenas moléculas presentes nas células. A bioquímica baséase no concepto de que todo ser vivo contén carbono e en xeral as moléculas biolóxicas están compostas principalmente de carbono, hidróxeno, osíxeno, nitróxeno, fósforo e xofre. É a ciencia que estuda a mesmísima base da vida: as moléculas que compón as células e os tecidos, que catalizan as reaccións químicas da dixestión, a fotosíntese e a inmunidade, entre outras.
A supervivencia dos seres vivos depende da súa capacidade para levar a cabo unha serie de reaccións químicas dirixidas ao intercambio de materia e enerxía co ambiente e a fabricación das súas estruturas vitais. A bioquímica estuda, xa que logo, todas aquelas reaccións que ocorren tanto no interior da célula como no medio interno dos organismos pluricelulares. Estas biorreaccións non se distinguen esencialmente das reaccións típicas da química orgánica, ben que son caracterizadas especificamente polo feito de ocorrer todas a temperaturas relativamente baixas (en xeral, inferiores a 45 °C) grazas á axuda dos biocatalizadores, chamados enzimas, e polo feito de funcionar axustadas unhas a outras nunha complexísima rede de interrelacións, que constitúe o metabolismo. O metabolismo consta de reaccións degradadoras (catabolismo), que achegan a materia a enerxía necesarias para o organismo, e de reaccións biosintéticas (anabolismo), que utilizan a materia e a enerxía para a construción das macromoléculas e doutras estruturas complexas do organismo. A bioquímica é unha ciencia nada da converxencia e o cruzamento da química orgánica e da fisioloxía, dúas ciencias moi desenvolvidas ao longo do século XIX, que experimentaron un progreso moi importante durante os últimos cincuenta anos.
Como todas as formas de vida da actualidade descenden do mesmo antepasado común, teñen unha bioquímica xeralmente similar. Descoñécese se as bioquímicas alternativas son posibles ou prácticas.
Historia miniatura|Wöhler observa a síntese da urea. miniatura|Anselme Payen miniatura|200px|Experimento da respiración por parte de Lavoisier
Antigamente considerábase que os seres vivos non estaban suxeitos ás leis da ciencia do mesmo xeito que a materia inerte. Era amplamente aceptado que as moléculas da vida só podían ser producidas por seres vivos (teoría da forza vital. Probablemente unha das primeiras aplicacións da bioquímica foi a produción de pan usando lévedos, hai 5000 anos.
En 1828, Friedrich Wöhler publicou un artigo acerca da síntese de urea, probando que os compostos orgánicos poden ser creados artificialmente, en contraste coa crenza, comunmente aceptada durante moito tempo; de que a xeración destes compostos era posible só no interior dos seres vivos.
Atópanse as raíces da bioquímica moderna xa no século XVIII, nos clásicos estudos do químico sueco Karl Wilhelm Scheele, que identificou o ácido láctico no leite, o cítrico no limón, o málico nas mazás e a úrico na urina, e nos do francés Antoine Laurent Lavoisier, que demostrou que os seres vivos utilizan osíxeno do aire para a combustión dos alimentos, producindo calor (enerxía).
Foron dous os principais eixes vertebradores dos estudos bioquímicos do século XIX: A identificación de novos compostos naturais (foron descritos por primeira vez as proteínas, o glicóxeno, o ADN e moitos aminoácidos) O estudo funcional da fermentación alcohólica. Os maiores avances da bioquímica durante o século XIX foron ligados ao estudo da fermentación, que fixou as bases da enzimoloxía, da bioenerxética e do estudo do metabolismo. Destacan os traballos dos científicos das escolas francesa e alemá, como Anselme Payen que descubriu o 1833 a primeira enzima, a diastase (chamada hoxe amilase ), Jean-François Persoz, Carl Justus von Liebig, Louis Pasteur ou Eduard Buchner que contribuíu coa primeira demostración de complexos procesos bioquímicos fóra da célula en 1896: a fermentación alcohólica en extractos de lévedo.
A bioquímica alcanzou un impulso decisivo cos traballos sobre a hemoglobina de Ernst Felix Immanuel von Hoppe-Seyler ou a síntese dos glícidos, as graxas e as proteínas de Emil Fischer. A nova ciencia recibiu definitivamente o nome de bioquímica, proposto polo químico alemán Carl Neuberg, en 1903. Previamente, esta área chamouse química fisiolóxica.
Desde entón, a bioquímica avanzou, especialmente desde a metade do século XX co desenvolvemento de novas técnicas como a cromatografía, a difracción de raios X, marcaxe por isótopos, e o microscopio electrónico. Estas técnicas abriron o camiño para a análise detallada e o descubrimento de moitas moléculas e rutas metabólicas das células, como a glicólise e o ciclo de Krebs. Hoxe en día os avances da bioquímica son usados en centos de áreas, desde a xenética ata a bioloxía molecular, da agricultura á medicina. O alicerce fundamental da investigación bioquímica céntrase nas propiedades das proteínas, moitas das cales son enzimas. Por razóns históricas a bioquímica do metabolismo da célula foi intensamente investigado, importantes liñas de investigación actuais inclúen o código xenético (ADN, ARN, síntese de proteínas, dinámica da membrana celular e ciclos enerxéticos).
Tamén se fixo cada vez máis patente en todo o mundo a necesidade de dedicar máis recursos humanos e económicos á investigación nesta ciencia. Isto representou un novo cambio no obxectivo da bioquímica: durante este período, o principal interese foi o estudo dos mecanismos moleculares que controlan os procesos descritos nos anos anteriores. Así, descubrimentos como o da AMP cíclico por Earl Sutherland en 1957 ou a fosforilación das proteínas por Edwin G. Krebs e Emil Fischer en 1959 levaron ao nacemento de disciplinas novas como o endocrinoloxía molecular, que permitiu o estudo da regulación e a integración do metabolismo. Malia os importantes avances científicos alcanzados, aínda que se van descubrindo novos compostos bioquímicos (como é o caso do importante regulador metabólico frutosa-2,6-difosfato), así como aspectos básicos (tales como vías metabólicas secundarias) do tramado de vías metabólicas que constitúen o metabolismo. Hoxe en día, os achados da bioquímica úsanse en diferentes áreas, desde a xenética ata a bioloxía molecular pasando pola agricultura e a medicina, entre outros campos.
Categorías miniatura|Relación entre bioquímica, xenética e bioloxía molecular O piar fundamental da investigación bioquímica clásica céntrase nas propiedades das proteínas, moitas das cales son encimas. Non obstante, hai outras disciplinas que se centran nas propiedades biolóxicas dos hidratos de carbono (glicobioloxía) e dos lípidos (lipobioloxía).Van Der Vusse. Lipobiology. Vol.33 de Advances in Molecular and Cell Biology. (2004) Gulf Professional Publishing.
Por razóns históricas, investigouse intensamente a bioquímica do metabolismo celular, en importantes liñas de investigación actuais (como o Proxecto Xenoma, que ten como función identificar e rexistrar todo o material xenético humano), están dirixidas á investigación do ADN, ARN, síntese de proteínas, dinámica da membrana celular e ciclos de enerxía.
As ramas da bioquímica son moi amplas e diversas e variaron co paso do tempo e con avances na bioloxía, na química e na física.
Bioquímica estrutural: é unha área da bioquímica que ten como obxectivo comprender a arquitectura química das macromoléculas biolóxicas, especialmente as proteínas e os ácidos nucleicos (ADN e ARN). Así, téntase coñecer as secuencias peptídicas, a súa estrutura e conformación tridimensional e as interaccións fisicoquímicas atómicas que fan posibles esas estruturas. Un dos seus maiores retos é determinar a estrutura dunha proteína coñecendo só a secuencia de aminoácidos, que sería a base esencial para o deseño racional das proteínas (enxeñaría de proteínas). Química orgánica: é unha área da química que se encarga do estudo dos compostos orgánicos (é dicir, os que teñen enlaces covalentes carbono-carbono ou carbono-hidróxeno) que proveñen especificamente dos seres vivos. É unha ciencia estreitamente relacionada coa bioquímica clásica, xa que na maioría dos compostos biolóxicos participa o carbono. Mentres que a bioquímica clásica axuda a comprender os procesos biolóxicos baseados no coñecemento da estrutura, o enlace químico, as interaccións moleculares e a reactividade das moléculas orgánicas, a química bioorgánica tenta integrar os coñecementos de síntese orgánica, mecanismos de reacción, análise estrutural e métodos analíticos coas reaccións metabólicas primarias e secundarias, biosíntese, recoñecemento celular e diversidade química dos organismos vivos. De aí xorde a química dos produtos naturais (V. metabolismo secundario). Encimoloxía: estuda o comportamento dos catalizadores ou encimas biolóxicas, como algunhas proteínas e certos ARN catalíticos, así como de coencimas e cofactores como metais e vitaminas. Así, cuestiónanse os mecanismos de catálise, os procesos de interacción encima-substrato, os estados de transición catalítica, as actividades encimáticas, a cinética das reaccións e os mecanismos de regulación e expresión das encimas, todo desde un punto de vista bioquímico. Estudar e tratar de comprender os elementos esenciais do centro activo e os que non participan, así como os efectos catalíticos que se producen na modificación dos devanditos elementos; neste sentido, adoitan empregar técnicas como a mutaxénese dirixida. Bioquímica metabólica: é unha área da bioquímica que ten como obxectivo coñecer os diferentes tipos de rutas metabólicas a nivel celular e o seu contexto orgánico. Así, o coñecemento da enzimoloxía e da bioloxía celular é esencial. Estuda todas as reaccións bioquímicas celulares que fan posible a vida, así como os índices bioquímicos orgánicos saudables, as bases moleculares de doenzas metabólicas ou os fluxos de intermediarios metabólicos a nivel global. Desta disciplina académica xorden como a bioenerxética (estudo do fluxo de enerxía nos organismos vivos), a bioquímica nutricional (estudo dos procesos nutricionais asociados ás vías metabólicas) e a bioquímica clínica (estudo das alteracións bioquímicas nas enfermidades ou traumas do estado). A metabolómica é o conxunto de ciencias e técnicas dedicadas ao estudo completo do sistema constituído polo conxunto de moléculas que constitúen os intermediarios metabólicos, metabolitos primarios e secundarios, que se poden atopar nun sistema biolóxico. Xenobioquímica: é a disciplina que estuda o comportamento metabólico de compostos cunha estrutura química que non é propia do metabolismo regular dun determinado organismo. Poden ser metabolitos secundarios doutros organismos (por exemplo, micotoxinas, velenos de serpe e fitoquímicos cando entran no corpo humano) ou compostos raros ou inexistentes na natureza.Xenobiotica the fate of foreign compounds in biological systems Consultado o 28 de agosto de 2025 A farmacoloxía é unha disciplina que estuda xenobióticos que benefician ao funcionamento celular no corpo polos seus efectos terapéuticos ou preventivos. A farmacoloxía ten aplicacións clínicas cando se empregan substancias no diagnóstico, prevención, tratamento e alivio dos síntomas dunha doenza, así como no desenvolvemento racional de substancias menos invasivas e máis eficaces contra obxectivos biomoleculares específicos. Por outra banda, a toxicoloxía é o estudo que identifica, estuda e describe a dose, a natureza, a incidencia, a gravidade, a reversibilidade e, xeralmente, os mecanismos de efectos adversos (efectos tóxicos) producidos polos xenobióticos. A toxicoloxía tamén estuda o mecanismo dos compoñentes endóxenos, como os radicais libres de osíxeno e outros intermedios reactivos, xerados por xenobióticos e endobióticos.