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19세기에 무생물계에 대한 화학적 이해가 커짐에 따라 생체의 생리학적 과정을 분자들의 구조와 반응성으로 설명하려는 시도가 있었으며, 이러한 연구가 생화학 분야로 나타나게 되었다. 생화학자들은 화학이론과 기술을 토대로 생명체를 분자수준에서 연구하는데, 이때 유기체의 생리과정은 매우 체계적인 방식으로 진행되는 수많은 화학반응에 의해 일어난다는 전제하에서 유기체를 연구하게 된다.

생체분자에 관한 연구에는 많은 어려움이 있는데, 그 이유는 이 분자들이 매우 크고 구조가 복잡한 반면 화학반응속도가 매우 빠르기 때문이다. 효소는 그들의 3차원적 구조의 작용으로 반응속도를 빠르게 하는 단백질(촉매)이다. 여러 가지 생화학적 발견은 질병의 연구 및 치료에 큰 영향을 미쳤으며, 치료제를 발견하고 그 분해와 작용기전을 연구하는 것도 생화학의 주요분야 중 하나이다(→ 약).

최근 암의 발생과정과 화학적 요법에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 이제까지의 연구로 암은 발암물질이 단백질·핵산과 반응하여 정상적인 작용메커니즘을 방해할 경우 발생한다고 밝혀졌다. 또한 생체과정의 분자론적 토대가 되는 분야는 최근 급속히 성장하는 분자생물학과 생물공학이다. 단백질·DNA의 구조를 빠르고 정확하게 결정하는 방법도 개발되었으며 손쉽게 유전자를 합성하는 장치도 고안되었다. 궁극적으로 결함이 있는 유전자를 정상유전자로 교체하여 유전질환을 고치는 것이 가능해질 것이다.