Η μοριακή βιοχημεία είναι η μελέτη των λειτουργιών των ζωντανών οργανισμών. Συγκεκριμένα, εστιάζει στις χημικές διεργασίες που εμπλέκονται στη δομή και τη δραστηριότητα των οργανισμών σε μοριακό επίπεδο. Τα άτομα που μελετούν τη μοριακή βιοχημεία επικεντρώνονται σε μεγάλο βαθμό στη βιοχημική έρευνα πρωτεϊνών, λιπιδίων, υδατανθράκων και νουκλεϊκών οξέων που βρίσκονται σε διάφορους συνδυασμούς αυτών των μορίων.
Τα μόρια μπορεί να είναι πολύ μεγάλα και πολύπλοκα και να συναρμολογούνται σε μεγάλες μονάδες γνωστές ως πολυμερή. Αυτά τα μακρομόρια χρησιμοποιούν επαναλαμβανόμενες δομικές μονάδες που συνδέονται με την κοινή χρήση ενός ηλεκτρονίου. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως ομοιοπολικός χημικός δεσμός. Στη συνέχεια, τα πολυμερή διασπώνται σε υπομονάδες γνωστές ως μονομερή. Το πιο κοινό από αυτά τα μονομερή είναι η γλυκόζη, η οποία συνδέεται μεταξύ τους για να σχηματίσει κυτταρίνη και άμυλο. Ένα άλλο κοινό πολυμερές είναι η πρωτεΐνη, η οποία αποτελείται από αμινοξέα. Οι μοριακοί βιοχημικοί εργάζονται για να κατανοήσουν τη δομή αυτών των μονομερών και τη μεγαλύτερη δημιουργία πολυμερών τους, καθώς και πώς λειτουργούν και αλληλεπιδρούν μέσα σε έναν οργανισμό.
Μία από τις πιο σημαντικές πτυχές της μοριακής βιολογίας είναι η κατανόηση των χημικών ιδιοτήτων των μορίων. Ο κυτταρικός μεταβολισμός είναι ένα παράδειγμα έρευνας που χρησιμοποιεί τη μοριακή βιοχημεία. Οι χημικές αντιδράσεις συμβαίνουν σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς και είναι απαραίτητες για τη διατήρηση της ζωής. Οι διάφορες διεργασίες μέσα στο κύτταρο είναι υπεύθυνες για την αναπαραγωγή, τη διατήρηση της δομής και την αυτόνομη απόκριση στα ερεθίσματα. Οι μοριακοί βιοχημικοί μελετούν τις δύο κύριες κατηγορίες μεταβολισμού: τον καταβολισμό και τον αναβολισμό. Ο κατβολισμός είναι η διαδικασία με την οποία η ύλη διασπάται και η ενέργεια συλλέγεται στην κυτταρική αναπνοή. Ο αναβολισμός χρησιμοποιεί την ενέργεια για να χτίσει τα διάφορα συστατικά μέσα σε ένα κύτταρο.
Πέρα από τις ζωντανές δομές των μορίων, η μοριακή βιοχημεία μελετά επίσης τους ιούς. Οι ιοί μπορούν να αναπαραχθούν μόνο μέσα στο κύτταρο ενός ξενιστή, καθιστώντας τους μια μορφή ψευδο-ζωής. Αυτές οι οντότητες μπορούν να επηρεάσουν διάφορα μέρη των μορίων, επηρεάζοντας τα πάντα, από τη σύνθεση πρωτεϊνών έως τη μεταφορά της κυτταρικής μεμβράνης. Όλοι οι τύποι οργανισμών, φυτικοί ή ζωικοί, μπορούν να μολυνθούν από ιούς. Οι μοριακοί βιοχημικοί έχουν εντοπίσει πάνω από 5,000 τύπους ιών παγκοσμίως, σχεδόν σε κάθε οικοσύστημα που μπορεί κανείς να φανταστεί. Ο κλάδος της μοριακής βιοχημείας που μελετά αυτούς τους οργανισμούς είναι γνωστός ως ιολογία.
Η μοριακή βιοχημεία ξεκίνησε στις αρχές του 1800 με τον Friedrich Wohler. Δημοσίευσε ένα έγγραφο που αποδεικνύει ότι η οργανική ένωση της ουρίας μπορούσε να συντεθεί το 1828. Ακολούθησε η ανακάλυψη του ενζύμου αμυλάση, το οποίο διασπά τα σάκχαρα, το 1833 από τον Anselme Payen. Η αμυλάση ήταν το πρώτο ένζυμο που αναγνωρίστηκε και έδειξε ότι διάφορες ουσίες μέσα στο μόριο ήταν υπεύθυνες για διαφορετικές δράσεις. Οι μελέτες συνεχίστηκαν τις επόμενες δεκαετίες που έφεραν νέες έννοιες όπως το DNA στο προσκήνιο. Σήμερα, η μοριακή βιοχημεία είναι μια από τις πιο σημαντικές πτυχές στην περαιτέρω κατανόηση των δομικών στοιχείων της ζωής.