蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)包括一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)，各結(jié)構(gòu)層次相互關(guān)聯(lián)，共同決定了蛋白質(zhì)的功能。

蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序，它是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)。氨基酸通過(guò)肽鍵依次相連形成多肽鏈，不同的蛋白質(zhì)具有不同的氨基酸組成和排列順序。一級(jí)結(jié)構(gòu)中氨基酸的種類(lèi)、數(shù)量和排列順序決定了蛋白質(zhì)的基本化學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)功能。例如，胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定了它能夠調(diào)節(jié)血糖水平的功能。如果一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，可能會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能的異常，像鐮刀型細(xì)胞貧血癥就是由于血紅蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)中一個(gè)氨基酸發(fā)生改變所引起的。

蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈主鏈原子的局部空間排布，不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。常見(jiàn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)有α - 螺旋、β - 折疊、β - 轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲。α - 螺旋是多肽鏈主鏈圍繞中心軸呈有規(guī)律的螺旋式上升，每 3.6 個(gè)氨基酸殘基螺旋上升一圈。β - 折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈側(cè)向聚集，通過(guò)鏈間氫鍵維系形成的鋸齒狀結(jié)構(gòu)。β - 轉(zhuǎn)角通常由 4 個(gè)氨基酸殘基組成，使多肽鏈發(fā)生 180°的回折。無(wú)規(guī)卷曲則是指沒(méi)有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。

蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指整條多肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置，也就是整條多肽鏈所有原子在三維空間的排布位置。它是在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，由于側(cè)鏈基團(tuán)的相互作用進(jìn)一步盤(pán)曲、折疊形成的。維系三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力有疏水作用、離子鍵、氫鍵和范德華力等。其中疏水作用是穩(wěn)定蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的主要作用力。具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)一般都是球狀蛋白，例如肌紅蛋白，它的三級(jí)結(jié)構(gòu)使其能夠結(jié)合和儲(chǔ)存氧氣。

蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是指由兩條或兩條以上具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過(guò)非共價(jià)鍵相互結(jié)合而成的聚合體結(jié)構(gòu)。其中每一條具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈稱(chēng)為亞基。亞基之間通過(guò)疏水作用、氫鍵、離子鍵等非共價(jià)鍵相互連接。血紅蛋白就是一個(gè)典型的具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，它由 4 個(gè)亞基組成，這種四級(jí)結(jié)構(gòu)使血紅蛋白在運(yùn)輸