Οι πρωτεΐνες είναι πολύ σημαντικά βιολογικά μόρια κυττάρων. Κατά βάρος, οι πρωτεΐνες είναι συλλογικά το κύριο συστατικό του ξηρού βάρους των κυττάρων. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ένα ποικιλία λειτουργιών από την κυτταρική υποστήριξη έως την κυτταρική σηματοδότηση και την κυτταρική μετακίνηση. Παραδείγματα πρωτεϊνών περιλαμβάνουν αντισώματα, ένζυμα και ορισμένους τύπους ορμόνες (ινσουλίνη). Ενώ οι πρωτεΐνες έχουν πολλές διαφορετικές λειτουργίες, όλες κατασκευάζονται τυπικά από ένα σύνολο 20 αμινοξέων. Λαμβάνουμε αυτά τα αμινοξέα από το φυτό και τις ζωοτροφές που τρώμε. Τα τρόφιμα με υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες περιλαμβάνουν κρέατα, φασόλια, αυγά και ξηρούς καρπούς.
Από τα 20 αμινοξέα που τυπικά αποτελούν τις πρωτεΐνες, η "μεταβλητή" ομάδα προσδιορίζει τις διαφορές μεταξύ των αμινοξέων. Όλα τα αμινοξέα έχουν το άτομο υδρογόνου, καρβοξυλικές και αμινομάδες.
Η αλληλουχία των αμινοξέων σε μια αλυσίδα αμινοξέων προσδιορίζει την δομή 3-D της πρωτεΐνης. Οι αλληλουχίες αμινοξέων είναι ειδικές για συγκεκριμένες πρωτεΐνες και καθορίζουν τη λειτουργία και τον τρόπο δράσης της πρωτεΐνης. Μια αλλαγή σε ακόμη ένα από τα αμινοξέα σε μια αλυσίδα αμινοξέων μπορεί να μεταβάλει τη λειτουργία της πρωτεΐνης και να οδηγήσει σε ασθένεια.
Η σειρά των αμινοξέων σε μία πολυπεπτιδική αλυσίδα προσδιορίζεται από το DNA. Το DNA μεταγράφεται σε ένα RNA μεταγραφή (αγγελιοφόρο RNA) που μεταφράζεται για να δώσει την ειδική σειρά των αμινοξέων για την πρωτεϊνική αλυσίδα. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται πρωτεϊνική σύνθεση.
Υπάρχουν δύο γενικές κατηγορίες πρωτεϊνικών μορίων: σφαιρικές πρωτεΐνες και ινώδεις πρωτεΐνες. Σφαιρικές πρωτεΐνες είναι γενικά συμπαγή, διαλυτά και σφαιρικά. Ίνες πρωτεΐνες είναι τυπικά επιμήκεις και αδιάλυτες. Οι σφαιρικές και ινώδεις πρωτεΐνες μπορεί να εμφανίζουν έναν ή περισσότερους από τέσσερις τύπους πρωτεϊνικής δομής. Οι τέσσερις τύποι δομών είναι πρωτογενής, δευτερογενής, τριτογενής και τεταρτοταγής δομή.
Η δομή μιας πρωτεΐνης καθορίζει τη λειτουργία της. Για παράδειγμα, οι δομικές πρωτεΐνες όπως το κολλαγόνο και η κερατίνη είναι ινώδεις και συνεχείς. Οι σφαιρικές πρωτεΐνες όπως η αιμοσφαιρίνη, από την άλλη πλευρά, είναι διπλωμένες και συμπαγείς. Η αιμοσφαιρίνη, που βρέθηκε στο ερυθρά αιμοσφαίρια, είναι μια πρωτεΐνη που περιέχει σίδηρο και δεσμεύει μόρια οξυγόνου. Η συμπαγής δομή του είναι ιδανική για να ταξιδεύει μέσω στενών αιμοφόρων αγγείων.