简单讲，蛋白质是由天然氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子。但是蛋白质分子的结构非常复杂，需要分层次描述，即所谓的一级、二级、三级、四级结构。有些蛋白质分子三级结构是其最高结构形式，有些蛋白质分子还需要由两个以上的三级结构单位缔合在一起，才成为具有完整生物功能的分子。每种蛋白质分子的结构都有其特性，这种特性表现在分子结构的各个层次上。
1. 一级结构
一级结构又称初级结构、基本化学结构或共价结构，1969年国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的定义为：一级结构即肽链中的氨基酸顺序。
构成蛋白质的氨基酸单体虽然只有20多种，但是一个蛋白质分子中所含氨基酸的数目很多，这些氨基酸以不同顺序排列，就能构成很多种蛋白质。对每一种蛋白质来说，构成它的氨基酸的种类、数目和顺序都是一定的。
很多氨基酸依次通过肽键连接而成的链状结构称为多肽链。多肽链就是蛋白质分子的一级结构的基本结构形式。多肽链的每个氨基酸都因缩合脱水，成了不完整的氨基酸分子，又称氨基酸残基。肽链有两个游离的末端，分别称为氨基末端（或N末端）和羧基末端（或C末端）。有些蛋白质分子的一级结构是一条多肽链，有些蛋白质分子的一级结构是由两条以上的肽链组成的，如胰凝乳蛋白酶、胰岛素等。
蛋白质分子的一级结构中，除肽键连接之外，还配置有二硫键。二硫键是由两个半胱氨酸分子的巯基（—SH）脱氢氧化形成的 “硫桥”（—S—S—），它对稳定蛋白质分子的空间结构起着重要作用。二硫键的配置属于一级结构的重要研究内容。由一条肽链组成的蛋白质分子，只有链内半胱氨酸间形成的二硫键。由两条以上肽链组成的蛋白质分子，除链内二硫键之外，链与链间也可形成二硫键。
2. 二级结构
蛋白质分子的二级结构是指肽链主链有规则的盘曲折叠所形成的构象。二级结构仅仅是主链构象，不讨论侧链基团的空间排布。
肽链中的
，从而使肽链不是完全伸展的直链，而是盘曲折叠成多种形状。二级结构类型有：α-螺旋、β-折叠、β-发夹、Ω环、三股螺旋、无规则卷曲等形式。其中α-螺旋、β-折叠比较常见，如图4-2和图4-3所示。
图4-2 α-螺旋
R—氨基酸残基的侧链(www.xing528.com)
图4-3 β-折叠片结构
P—平行 β—折叠片结构（A链和B链之间） AP—反平行 β—折叠片结构（B链和C链之间）
α-螺旋每一圈包含3.6个氨基酸残基，螺旋之间形成链内氢键，氢键的取向与螺轴几乎平行。
β-折叠为不同肽链的结合，两条链之间形成氢键。
3. 三级结构
三级结构是蛋白质分子在二级结构基础上，在三维空间进一步盘曲折叠成紧密结构形成特定的近似球状的构象。三级结构包括蛋白质分子主链和侧链所有原子或原子团的空间排布关系。由于三级结构构象近似球形，分子中的亲水基团相对集中在球形分子的表面，疏水基团相对集中在分子内部，形成所谓的 “亲水表面，疏水核”。
蛋白质三级结构维持稳定性的因素是氨基酸中的R基团间的相互作用，如疏水相互作用、二硫键、静电作用、氢键、范德华力等。
4. 四级结构
几条多肽链在三级结构的基础上缔结在一起所构成的聚合体，就是所谓的蛋白质的四级结构。并非所有的蛋白质分子都有四级结构。
四级结构的稳定性主要靠疏水相互作用，氢键、范德华力等也有不同程度的作用。大多数蛋白质只有在形成完整的四级结构之后，才能发挥正常的活性功能。
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