Proteinele fac funcția celulei. Ele catalizează reacții, transportă molecule, oferă structură, transmit semnale și apără împotriva infecțiilor. Sunt molecule mari formate din aminoacizi legați într-un lanț. Secvența aminoacizilor determină modul în care se pliază lanțul, iar forma pliată determină funcția. Există aproximativ 20.000 de gene care codifică proteine ​​în genomul uman, dar mult mai multe proteine, datorită splicingului alternativ și modificărilor post-translaționale.

Proteinele au patru niveluri de structură. Structura primară este secvența de aminoacizi. Structura secundară este plierea locală în alfa-helixuri și beta-straturi. Structura terțiară este forma tridimensională generală a unui singur polipeptid. Structura cuaternară este aranjamentul mai multor polipeptide într-un complex. Forma este stabilizată prin legături de hidrogen, punți disulfidice, interacțiuni hidrofobe și legături ionice.

Proteinele sunt studiate în proteomică, analiza la scară largă a expresiei, modificării și interacțiunii proteinelor. Acestea sunt produse industrial pentru uz terapeutic, la fel ca insulina și anticorpii monoclonali. Sunt proiectate pentru o stabilitate și o activitate îmbunătățite. Sunt vizate de medicamente care le blochează sau le sporesc funcția.

Plierea greșită a proteinelor provoacă boli precum Alzheimer, Parkinson și fibroza chistică. Înțelegerea modului în care se pliază și funcționează proteinele este una dintre marile provocări ale biologiei.