Biokimikaren helburu nagusia da bizitza molekula mailan deskribatzea, hau da, biomolekulak zein elementu kimikoz osatuta dauden, haien arteko elkarrekintzak zein diren (erreakzio biologikoak) eta molekula horiek izatearen eta bizidunen ezaugarrien artean zer lotura dauden azaltzea. Materia bizia molekulaz osatuta dago, eta funtzio biologiko guztiak konposatu horien arteko erreakzioen bidez deskriba daitezke (metabolismoa). Bizitza ulertzeko, funtzio biologikoen eragiketa kimikoak ezagutu behar dira.

Biokimikaren helburua zehazteko, bizia zer den argi utzi behar da, eta materia bizia eta ez-organikoa ondo bereizi. Bizidunak osatzen dituzten molekulak eta bestelako materiarenak antzekoak dira, eta beste guztiei aplika dakizkiekeen paradigma zientifiko berberak erabil daitezke sistema biologikoetan.

Sarritan, bizidunen ezaugarriak aipatu izan dira bizitzaren definizioa saihesteko, kontzeptua konplexua baita. Bizia duela onartzeko, gutxieneko baldintza batzuk bete behar ditu sistema biologikoak: antolatua izan behar du, zelulaz osatua, bere burua kopiatzeko —hots, ugaltzeko—, tamaina handitzeko eta zelulen kopurua handitzeko gai izan behar du, ingurura moldatzeko egitura eta jokaera aldatzeko gaitasuna izan behar du (eboluzioa), sistema mantentzeko energia mediotik hartu behar du (homeostasia), eta mugitzeko gai izan behar du —osoa edota zatiren bat, zelularen zitoplasma barne—.

Biokimika kimikan zein biologian oinarritzen den zientzia da. Prozesu natural guztiek betetzen dituzten fisikaren legeak errespetatzen dituzte bizidunek ere: zelulek energia kanpotik lortu eta eraldatu egin behar dute prozesu biologikoetarako, bizirik irauteko, alegia.

Biokimikaren abiapuntua orain dela 200 urte koka daiteke, fisiologia eta kimika zientzietan bizidunen molekulak isolatzeko eta identifikatzeko egindako hasierako saiakeretan. Materia bizia eta bestelakoa bereizi nahian, kimika organikoa kimika ez-organikotik banatu zen. Jöns Jacob von Berzelius kimikariak kimika organikoa fisiologiaren barruan kokatu zuen, bizidunen konposizioa eta prozesu kimikoak aztertzeko (1806). Friedrich Wöhler ikertzaileak, beste aurkikuntza garrantzitsu batzuen artean, urea sintetizatu zuen laborategian konposatu ez-organikoetatik (1828), eta bizidunen molekulak materia ez-organikoaren modukoak zirela egiaztatu zuen, orduan uste zenaren kontra (bitalismoa). Ordutik aurrera, kimika organikoa karbonoaren konposatuen kimikara mugatu da, eta, horren ondorioz, kimika fisiologikoa agertu zen orain dela mende bat baino gehiago, bizidunen kimikari lotuta.

Eduard Buchner kimikariak erakutsi zuen zelula apurtuen, hots, hildakoen erauzkinek azukreen hartzidura alkoholikoa egin zezaketela (1907ko Kimikako Nobel saria jaso zuen); beraz, prozesu biologiko horren katalizatzaileak biomolekulak direla ondorioztatu zuen. Aurkikuntza hark bidea zabaldu zien entzimologiari (entzimen ikerketari) eta bide metabolikoen ikerketari. Hermann Emil Fischer kimikari alemaniarrak (1825-1919), beste ikerketa batzuen artean, entzimen espezifikotasuna azaldu zuen, eta biologiaren, kimika organikoaren eta estereokimikaren arteko lotura ezarri zuen.

Bestalde, XIX. mendean garatutako biologiaren hiru teoria nagusi funtsezkoak izan dira biokimika zientzia moderno gisa eratzeko: zelulen teoria (Theodor Schwann eta Mathias Jacob Scheiden, 1839), materia bizi guztia zelulaz osatuta dagoela adierazten duena, hautespen naturalaren edo eboluzioaren teoria (Charles Darwin eta Alfred Russel Wallace), eta herentziaren teoria kromosomikoa (Gregor Johan Mendel, 1865), genea herentziaren unitate gisa aurkezten duena.

XX. mendearen lehen erdian, gizakien osagai biologiko askoren egitura kimikoak ezagunak ziren, eta hainbat bide metabolikoren erreakzioak identifikatuta eta zelularen gune ezberdinetan kokatuta zeuden. Gizakiaren osasunaz kezkatuta, metabolismoaren ikerkuntzak indarra hartu zuen, nahiz eta horren erregulazioaz oraindik gutxi jakin. Garai berean, DNA-helize bikoitzaren egitura kimikoa argitu zuten Watson eta Crick ikertzaileek (1953); aurkikuntza hartatik, erreplikazioaren mekanismo molekularra eta kode genetikoa ondorioztatu ziren. Egoera hartan, metabolismoaren gaixotasunak (medikuntzaren edota osasunaren ikuspuntutik) molekula mailan aztertzeko aukera agertu zen, geneekin eta entzimen funtzio katalitikoekin loturik.

Dena den, gaur egun, nortasun propioa duen zientzia da biokimika, eta hiru ardatz nagusi bereizten dira haren barruan: a) materia biziaren osagaien egitura kimikoen eta dagozkien funtzio biologikoen arteko lotura aztertzen duena, b) entzimak eta, katalisi biologikoaren bidez, bide metabolikoak eta haien erregulazio-mekanismoak aztertzen dituena, eta c) informazio genetikoa nola kodetzen den eta hurrengo belaunaldietara nola pasatzen den azaltzen duena (genetika molekularra). Horrekin batera, gaur egungo garapen zientifikoa kontuan hartuta, beste hainbat arlotara hedatu da biokimikaren interesa: proteinen egitura, energia metabolikoa lortu eta metatzeko modua (termodinamikaren ikuspuntua), zelulen arteko komunikazioa, zenbait prozesu fisiologikoren azterketa molekularra (nerbio-pultsua, giharren uzkurtzea, odol-koagulazioa…), molekula mailako espezieen arteko konparazioak (eboluzioarekin lotuta)…

Gaur egun, ez dago inolako zalantzarik biomolekulen espazio-egitura funtsezko kontzeptua dela biokimika eta bizia zer diren jakiteko. Prozesu biologikoak ezin dira ulertu biomolekulen egitura eta haien arteko elkarrekintza esterikoak kontuan hartu gabe (erreakzio kimikoak, garraio molekularrak, seinale-molekulak, informazio-trukeak eta abar). Molekulen arteko espezifikotasuna haien hiru dimentsioko egituretan datza, hau da, entzimaren eta substratuaren arteko, hormona eta proteina hartzailearen arteko, edo antigenoaren eta antigorputzaren arteko espezifikotasuna.

Biokimika zientzia esperimentala izan da hasieratik, laborategiko saioetan garatua, eta, mende honetan, teknologiarekin batera iritsi diren aurrerapenei esker, oinarrizkoa bilakatu da. Tresna teknologikoak bi bide nagusitatik etorri dira:

• Biomolekulen egitura molekularra aztertzeko aukera ematen duten aurrerapen teknologikoak, gehienak fisikaren eskutik etorriak, eta, batez ere, proteinei eta azido nukleikoei aplikatu zaizkienak: bide metabolikoak ikertzeko isotopo erradiaktiboak, proteinen egiturak aztertzeko X izpiko kristalografia, azido nukleikoak sekuentziatzeko eta sintetizatzeko sistema automatizatuak, DNA-zatien kopia asko egiten dituen PCRa (polimerasaren kate-erreakzioa), zelula baten proteina guztiak multzoka aztertzeko bi dimentsioko elektroforesia, informazio-bolumen handia erabil dezaketen euskarri informatikoen garapena (bioinformatika)…

• DNA birkonbinatuaren teknologia (1973tik aurrera), biologiatik abiatuta, ingeniaritza genetikoaren, klonazioaren, geneen manipulazioaren eta bizidun transgenikoen kontzeptuekin zerikusia duena. Teknologia horrek biokimikaren iraultza eragin du, genetika molekularrarekin eta proteinen kimikarekin bateratuz. Horri esker edozein proteina kopuru handietan lor daitekeenez, proteinen 3Dko egitura asko lortu dira, eta, gune espezifikoko mutazioen laguntzaz, proteinen tolesturaren xehetasunak, zelulen arteko seinaleen transdukzioa, ioi eta biomolekulen garraio zelularra, erreakzio katalitikoen mekanismo molekularrak eta abar argitu dira.

Egun, organismoen fenotipoa eta genotipoa molekula mailan azter daitezke, eta, gainera, genomaren antolaketa, espresioa eta erregulazioa, eta hazkundearen eta garapenaren hastapenak argitzen ari dira. Bestalde, bioinformatikak eboluzio molekularraren azterketa indartu du eta proteinen familiak bereizten eta sekuentzien arteko harremanak argitzen lagundu. Organismo guztietan errepikatzen diren proteinen motiboek biziaren jatorri bakarra iradokitzen dute. RNA katalitikoen aurkikuntzak berebiziko garrantzia izan du arlo honetan, hau da, DNA eta proteinak agertu aurreko biziaren bilakaeraren ikerkuntzan. Gainera, aurkikuntza horiek guztiek eragin zuzena izan dute biokimika ikasteko eta irakasteko moduan ere; bizitza molekula mailan hobeto ulertzen dugula esan daiteke.

Biokimikaren garapen teknologikoak biologia zelularrarekiko eta genetikarekiko lotura kontzeptuala ekarri zuen ondoriotzat, eta biologia molekularra agertzea. Biokimikaren eta biologia molekularraren arteko muga ez dago beti argi, biek molekula mailan aztertzen baitute bizia. Biologia molekularra zentzu mugatuagoan erabili ohi da, azido nukleikoen egitura eta funtzioa aztertzeko. Dena den, biologia molekularra eta biokimika gehiago bereiz daitezke ikertzaileen jatorrizko formazioaren arabera ikerkuntza-helburuen arabera baino.

Biokimika zientzia erakargarria da, eta inguruko zientzien eragin aberasgarria jasotzen du. Era berean, haren eragina biologiaren esparru guztietara hedatzen ari da, teknologiaren aurrerapenekin batera: biologia zelularra (zelula barruko lan metabolikoaren banaketa), genetika (bizidunen nortasun biokimikoa lortzeko mekanismo molekularrak), medikuntza (egoera patologikoen azalpen molekularrak), elikadura (metabolismoaren eta osasunaren arteko harremanak), mikrobiologia (bakterioak eta birusak prozesu biologikoak ikertzeko sistema sinple eta egokienak izanik), fisiologia (gorputzean funtzio biologikoak nola banatuta dauden), farmakologia (terapia molekularraren bidez desorekak edo arazoak zuzentzeko) eta abar.

Era berean, biokimikaren esparruan egindako aurkikuntzak inguruko zientzietan aplika daitezke: nekazaritzan (herbiziden ekoizpenean eta izurriteen kontrolean), medikuntzan (terapia molekularrean), elikaduran (elikagai osoagoen diseinuan), kimika klinikoan (gaixotasunen diagnosian, tratamenduarekiko erantzunaren jarraipenean), farmakologian eta toxikologian (diseinuzko botikak egiten infekzio edo birusen aurka).