A fehérjék végzik a sejt munkáját. Katalizálják a reakciókat, szállítják a molekulákat, szerkezetet biztosítanak, jeleket továbbítanak és védekeznek a fertőzések ellen. Nagy molekulák, amelyek aminosavakból állnak, láncba kapcsolva. Az aminosavak sorrendje határozza meg, hogyan hajtogatódik a lánc, a hajtogatott alak pedig a funkciót. Az emberi genomban körülbelül 20 000 fehérjét kódoló gén található, de sokkal több fehérje az alternatív splicing és a poszttranszlációs módosítások miatt.

A fehérjék négyféle szerkezettel rendelkeznek. Az elsődleges szerkezet az aminosav-szekvencia. A másodlagos szerkezet lokálisan alfa-hélixekké és béta-lemezekké hajtogatódik. A harmadlagos szerkezet egyetlen polipeptid teljes háromdimenziós alakja. A kvaterner szerkezet több polipeptid komplexbe rendeződése. Az alakot hidrogénkötések, diszulfidhidak, hidrofób kölcsönhatások és ionos kötések stabilizálják.

A fehérjéket a proteomikában, a fehérjeexpresszió, -módosítás és -kölcsönhatás nagyléptékű elemzésében vizsgálják. Iparilag terápiás felhasználásra állítják elő őket, mint például az inzulint és a monoklonális antitesteket. Stabilitásuk és aktivitásuk javítása érdekében módosítják őket. Olyan gyógyszerek célozzák meg őket, amelyek blokkolják vagy fokozzák a működésüket.

A fehérjék hibás feltekeredése olyan betegségeket okoz, mint az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór és a cisztás fibrózis. A fehérjék feltekeredésének és működésének megértése a biológia egyik nagy kihívása.