Phân tử protein cấu trúc theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân là các axit amin. Khối lượng 1 phân tử của một axit amin bằng 110 đvC. Mỗi axit amin gồm 3 thành phần, đó là: nhóm cacbôxy – COOH, nhóm amin – NH2, gốc hữu cơ R (gồm 20 loại khác nhau) => có 20 loại axit amin khác nhau.

Các axit amin liên kết với nhau bằng liên kết peptit CO-NH (nhóm amin của axit amin này liên kết với nhóm cacbôxy của axit amin tiếp theo và giải phóng 1 phân tử nước) tạo thành chuỗi pôlipeptit. Mỗi phân tử protein gồm 1 hay nhiều chuỗi pôlipeptit.

Protein có 4 bậc cấu trúc cơ bản như sau:

– Cấu trúc bậc 1: Là trình tự sắp xếp các axit amin trong chuỗi pôlipeptit có dạng mạch thẳng.

– Cấu trúc bậc 2: Là chuỗi pôlipeptit bậc 1 có cấu trúc xoắn hình lò xo alpha hoặc gấp nếp beta, các nếp gấp và vòng xoắn được cố định bởi các liên kết hiđro giữa các axit amin gần nhau.

– Cấu trúc bậc 3: Do cấu trúc bậc 2 uốn khúc tạo thành cấu trúc không gian đặc trưng cho mỗi loại protein bằng các liên kết đisunfua, liên kết ion, vander van…giúp tăng tính bền vững của phân tử protein.

– Cấu trúc bậc 4: Do nhiều cấu trúc bậc 3 kết hợp thành phân tử protein hooàn chỉnh, có cấu trúc không gian đặc trưng.

Protein chỉ thực hiện được chức năng ở cấu trúc không gian (cấu trúc bậc 3 hoặc cấu trúc bậc 4).

Protein đảm nhiệm nhiều chức năng liên quan đến toàn bộ hoạt động sống của tế bào, quy định các tính trạng và các tính chất của cơ thể sống.