پروتئین ها پلیمرهاي ساخته شده از اسیدهاي آمینه مي باشند يعني اسیدهاي آمینه نقش مونومر و يا تك واحد را در ساختار پروتئین دارند. 

دو یا چند اسید آمینه به یکدیگر متصل می شوند تا پلی پپتیدها را تشکیل دهند که پیوند بین اسیدهای آمینه را پیوند پپتیدی گویند.

اسیدهای آمینه یک انتهای آمینی و یک انتهای کربوکسیلی دارند.

پیوند پپتیدی پیوندی بین کربن گروه کربونیل از یک اسید آمینه و نیتروژن گروه آمین از اسید آمینه دیگر است که باعث رهایش یک مولکول آب می شود.

واحدهاي ساختماني تشكیل دهنده پروتئین ها، آلفا اسیدآمینه ها هستند كه بیست نوع از آنها حضور  عام و متداولي را در ساختمان پروتئین ها دارند.

ساختار سه بعدی پروتئینها رو در در چهار سطح مختلف میتوان بررسی کرد:

  • ساختار اولیه:

توالی اسیدهای آمینه در یک پپتید، ساختار اولیه آن پروتئین را تشکیل می دهد.

پروتئین ها چون ساختار پیچیده ای دارند به چند طبقه تقسیم بندی می شوند. توالی اسیدهای آمینه در یک پپتید، ساختار اولیه آن پروتئین را تشکیل می دهد. ساده ترین سطح ساختار پروتئین ساختمان اولیه است. این توالی اسیدهای آمینه توسط DNA  یک ژن برای پروتئین خاص تعیین می شود. پس هر پروتئین توالی اسید آمینه ای ویژه ای دارد و این توالی ویژگی های پروتئین را تعیین می کند. تغییر در این توالی ساختار و عملکرد پروتئین را تغییر می دهد. برای مثال در بیماری آنمی داسی شکل، اسید گلوتامیک که معمولا ششمین اسید امینه در توالی زنجیره بتای هموگلوبین است با والین جایگزین می شود.

  • ساختار ثانویه:

با طویل شدن توالی اسیدهای آمینه این زنجیره می تواند خم شده و بچرخد و باعث ایجاد تعاملات بین مولکولی اسیدهای آمینه شود، گروه آمین یک اسید آمینه به گروه کربوکسیل اسید آمینه دیگر نزدیک می شود و بین اکسیژن از یک اسید آمینه و هیدروژن از اسید آمینه دیگر که باعث تشکیل ساختار ثانویه پروتئین می شود. چهار نوع آرایش برای تشکیل ساختار ثانویه پلی پپتیدها وجود دارد. در ساختمان ثانویه نوع آلفا هلیکس که یک جهت گیری مارپیچی دارد اسیدهای آمینه حول یک محوری چرخش پیدا می کنند و پیوند هیدروژنی بین اسیدهای آمینه باعث ثبات این ساختار می شود. در ساختمان ثانویه نوع صفحات بتا پلیمرهای اسید آمینه خطی هستند و روی یکدیگر قرار می گیرند.

  • ساختار مرتبه سوم:

اثر آبگریزی نیروهای واندروالس پیوند دی سولفیدی پیوند هیدروژنی و پیوند یونی از عوامل ایجاد کننده میباشند.

پروتئین ها از 20 اسید آمینه مختلف تشکیل می شوند که از لحاظ گروه های جانبی با هم تفاوت دارند. بعضی ها قطبی (آبدوست) و بعضی غیرقطبی هستند. بنابراین اگر پروتئین ها در محیط آب قرار گیرند اثر آبگریزی اتفاق می افتد، اسید آمینه های با گروه های غیرقطبی مانند والین، آلانین، لوسین و ... در مرکز آن پروتئین به سمت هم کشیده خواهند شد. و اسید آمینه های دیگر با گروه آبدوست مانند لیزین، آرژنین و... قطبی هستند و در سطح پروتئین قرار خواهند گرفت.

پیوند دی سولفیدی : پیوند دیگری که در تشکیل ساختمان سوم نقش دارد پیوند هیدروژنی و پیوند یونی است. زنجیره های جانبی اسید های آمینه می توانند با مولکول های آب تشکیل پیوند هیدروزنی دهند. بعضی از اسید آمینه ها زنجیره های جانبی دارند که باردار هستند . لیزین و آرژنین دارای بار مثبت در زنجیره جانبی و برخی از اسیدهای آمینه اسیدی (دارای بار منفی) هستند.مثال وقتی اسید آمینه لیزین که بار مثبت دارد در کنار آسپارتات که دارای بار منفی است قرار گیرد یک پیوند یونی بین آن ها تشکیل می شود وباعث استحکام ساختمان سوم می شود.

  • ساختار مرتبه چهارم

اگر یک پروتئین از دو یا چند پلی پپتید منفرد تشکیل شده باشد ساختمان چهارم تشکیل می شود.

ساده ترین نوع ساختمان چهارم دایمر است که از 2 زنجیره پلی پپتیدی تشکیل می شود که این پلی پپتید های معمولا با پیوندهای غیرکوالانی و گاها با پیوند های کوالانی ارتباط برقرار می کنند مانند پیوند دی سولفیدی.

در این ساختمان، هر یک از پلی پپتید ها سابیونیت نامیده می شوند که می توانند متفاوت یا مشابه تمام پروتئین ها در بدن ما می توانند به دو دسته تقسیم شوند. نوع فیبری یا ساختاری – نوع گلبولی.

پروتئین فیبری یا ساختاری شامل فیبرهای طویل است که نقش ساختاری دارند مانند فیلامنت ها، کلاژن و کراتین مو. در این نوع پروتئین استحکام توسط نیروهای واندروالس، پیوند یونی، و دی سولفیدی بین پلی پپتیدها برقرار می شود.

پروتئین های گلبولی تنوع عملکردی متعددی دارند مانند هورمون ها ، آنزیم ها و ناقل های سلولی.

 یک نوع پروتئین گلبولی، هموگلوبین است که ساختار چهارم را دارد و تترامریست که 4 زیرمجموعه دارد، 2 آلفا و 2 بتا.