蛋白质是大的复杂分子，在生物体中执行多种多样的功能。它们的功能与其结构密切相关，结构分为四个不同的层次：一级、二级、三级和四级。

蛋白质结构的四个层次

一级结构

一级结构是多肽链中氨基酸的线性序列。每种蛋白质都有由相应基因决定的独特序列。即使单个氨基酸的改变也可能改变蛋白质的功能，如在镰状细胞病中，一个缬氨酸取代了一个谷氨酸。

二级结构

二级结构是指由于主链原子之间的氢键而在多肽链内形成的局部折叠结构。两种最常见的类型是α-螺旋（一种右手螺旋，由每第四个氨基酸之间的氢键稳定）和β-折叠（一种扁平的褶皱结构，由相邻多肽链段之间平行或反平行的氢键形成）。

三级结构

三级结构是单个多肽链的整体三维形状。它由侧链之间的几种相互作用稳定：疏水相互作用（非极性侧链聚集在蛋白质内部）、极性侧链之间的氢键、带相反电荷侧链之间的离子键以及二硫键（半胱氨酸残基之间的共价键）。

四级结构

四级结构描述了多条多肽链如何组装成一个功能性蛋白质复合物。例如，血红蛋白由四个多肽亚基组成——两条α链和两条β链——它们共同协作运输氧气。

蛋白质折叠

蛋白质自发地或在分子伴侣的帮助下折叠成其天然三维结构。错误折叠的蛋白质可能形成聚集体，并与阿尔茨海默病和帕金森病等疾病相关。