不同的蛋白質(zhì)具有不同的空間結(jié)構(gòu)。構(gòu)成DNA分子的基本單位是脫氧核苷酸，它們通過一定的化學(xué)鍵連接形成脫氧核苷酸鏈，DNA分子是由兩條這樣的鏈組成。DNA分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)包括基本骨架、雙螺旋結(jié)構(gòu)以及堿基配對等。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)由氨基酸單元組成，從氨基酸到肽鏈再到蛋白質(zhì)。氨基酸通過肽鍵相連形成多肽鏈。肽鍵是在一個(gè)氨基酸的α-羧基與另一個(gè)氨基酸的α-氨基脫水縮合形成的。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈中氨基酸的排列順序，這一順序決定了蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而決定其功能。1953年，英國生物化學(xué)家Fred Sanger成功確定了胰島素的一級結(jié)構(gòu)，這標(biāo)志著分子生物學(xué)時(shí)代的到來。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子內(nèi)各原子圍繞某些共價(jià)鍵旋轉(zhuǎn)而形成的各種空間排布及相互關(guān)系，這種結(jié)構(gòu)分為二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)。二級結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為α-螺旋和β-折疊等。α-螺旋是肽鏈局部盤曲成的螺旋形結(jié)構(gòu)，具有右手螺旋，每螺旋圈包含3.6個(gè)氨基酸殘基，螺旋上升1圈的距離為3.6×0.15nm。β-折疊則是一種比較伸展、呈鋸齒狀的肽鏈結(jié)構(gòu)，兩段以上的β-折疊結(jié)構(gòu)平行排布并以氫鍵相連形成β-片層。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈中各個(gè)二級結(jié)構(gòu)的空間排布方式及有關(guān)側(cè)鏈基團(tuán)之間的相互作用關(guān)系，它由主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象組成。在水介質(zhì)中，球狀蛋白質(zhì)的折疊傾向于將疏水性側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，這稱為疏水作用。四級結(jié)構(gòu)指的是由兩條以上具有獨(dú)立三級結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價(jià)鍵相連聚合而成的蛋白質(zhì)分子的空間排列。蛋白質(zhì)分子中亞基的結(jié)構(gòu)可以相同，也可以不同，如血紅蛋白由四個(gè)亞基組成，兩兩相同。二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)對于蛋白質(zhì)的分子形狀及其功能活性部位的形成起著重要作用。通過三級結(jié)構(gòu)的形成，可以將肽鏈中某些局部的幾個(gè)二級結(jié)構(gòu)匯成“口袋”或“洞穴”狀，這種結(jié)構(gòu)稱為結(jié)構(gòu)域。蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)由蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)形成的多于一條多肽鏈的蛋白質(zhì)分子的空間排列決定。四級結(jié)構(gòu)中的亞基可以是相同的也可以是不同的，這取決于蛋白質(zhì)的具體功能。