As proteínas realizam o trabalho da célula. Catalisam reações, transportam moléculas, fornecem estrutura, transmitem sinais e defendem contra infeções. São moléculas grandes constituídas por aminoácidos ligados em cadeia. A sequência de aminoácidos determina a forma como a cadeia se dobra, e a forma dobrada determina a função. Existem cerca de 20.000 genes codificadores de proteínas no genoma humano, mas muito mais proteínas, devido ao splicing alternativo e às modificações pós-traducionais.

As proteínas possuem quatro níveis de estrutura. A estrutura primária é a sequência de aminoácidos. A estrutura secundária consiste no dobramento local em hélices alfa e folhas beta. A estrutura terciária é a forma tridimensional geral de um único polipeptídeo. A estrutura quaternária é o arranjo de múltiplos polipeptídeos num complexo. Esta forma é estabilizada por ligações de hidrogénio, pontes dissulfeto, interações hidrofóbicas e ligações iónicas.

As proteínas são estudadas na proteómica, a análise em larga escala da expressão, modificação e interação das proteínas. São produzidas industrialmente para uso terapêutico, como a insulina e os anticorpos monoclonais. São geneticamente modificadas para apresentarem maior estabilidade e atividade. E são alvos de fármacos que bloqueiam ou potenciam a sua função.

O enovelamento proteico incorreto causa doenças como Alzheimer, Parkinson e fibrose quística. Compreender como as proteínas se enovelam e funcionam é um dos grandes desafios da biologia.