Proteiner er meget vigtige biologiske molekyler i celler. Efter vægt er proteiner samlet den vigtigste komponent i cellernes tørvægt. De kan bruges til a forskellige funktioner fra cellulær støtte til cellesignalering og mobil bevægelse. Eksempler på proteiner inkluderer antistoffer, enzymer og nogle typer hormoner (insulin). Mens proteiner har mange forskellige funktioner, er alle typisk konstrueret ud fra et sæt på 20 aminosyrer. Vi får disse aminosyrer fra plante og animalsk mad, vi spiser. Mad med proteinindhold inkluderer kød, bønner, æg og nødder.
Af de 20 aminosyrer, der typisk udgør proteiner, bestemmer den "variable" gruppe forskellene mellem aminosyrerne. Alle aminosyrer har hydrogenatomer, carboxylgrupper og aminogrupper.
Sekvensen af aminosyrerne i en aminosyrekæde bestemmer et proteins 3-D-struktur. Aminosyresekvenser er specifikke for specifikke proteiner og bestemmer et proteins funktion og arbejdsmåde. En ændring i selv en af aminosyrerne i en aminosyrekæde kan ændre proteinfunktion og resultere i sygdom.
Ordenen af aminosyrer i en polypeptidkæde bestemmes af DNA. DNA transkriberes til en RNA transkript (messenger RNA), der er oversat til at give den specifikke rækkefølge af aminosyrer til proteinkæden. Denne proces kaldes proteinsyntese.
Der er to generelle klasser af proteinmolekyler: kugleproteiner og fibrøse proteiner. Globulære proteiner er generelt kompakte, opløselige og sfæriske i form. Fiberholdige proteiner er typisk langstrakte og uopløselige. Globulære og fibrøse proteiner kan udvise en eller flere af fire typer proteinstruktur. De fire strukturtyper er primær, sekundær, tertiær og kvartær struktur.
Et proteins struktur bestemmer dets funktion. For eksempel er strukturelle proteiner, såsom kollagen og keratin, fibrøse og strengede. Globulære proteiner som hæmoglobin er på den anden side foldede og kompakte. Hemoglobin, fundet i røde blodlegemer, er et jernholdigt protein, der binder iltmolekyler. Dens kompakte struktur er ideel til rejser gennem smalle blodkar.