Proteiny vykonávají práci buňky. Katalyzují reakce, transportují molekuly, vytvářejí strukturu, přenášejí signály a chrání před infekcí. Jsou to velké molekuly složené z aminokyselin spojených v řetězci. Sekvence aminokyselin určuje, jak se řetězec skládá, a složený tvar určuje jeho funkci. V lidském genomu existuje asi 20 000 genů kódujících proteiny, ale proteinů je mnohem více kvůli alternativnímu sestřihu a posttranslačním modifikacím.

Proteiny mají čtyři úrovně struktury. Primární struktura je aminokyselinová sekvence. Sekundární struktura je lokální skládání do alfa helixů a beta listů. Terciární struktura je celkový trojrozměrný tvar jednoho polypeptidu. Kvartérní struktura je uspořádání více polypeptidů do komplexu. Tvar je stabilizován vodíkovými vazbami, disulfidovými můstky, hydrofobními interakcemi a iontovými vazbami.

Proteiny jsou studovány v proteomice, což je rozsáhlá analýza exprese, modifikace a interakce proteinů. Jsou průmyslově vyráběny pro terapeutické použití, jako je inzulín a monoklonální protilátky. Jsou konstruovány pro lepší stabilitu a aktivitu. Jsou cíleny léky, které blokují nebo zesilují jejich funkci.

Špatné skládání proteinů způsobuje onemocnění, jako je Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba a cystická fibróza. Pochopení toho, jak se proteiny skládají a fungují, je jednou z velkých výzev biologie.