蛋白質的二級結構包括α－螺旋、β－折疊、β－轉角和無規卷曲四種，蛋白質二級結構指它的多肽鏈中有規則重復的構象，限于主鏈原子的局部空間排列，不包括與肽鏈其他區段的相互關系及側鏈構象。在α－螺旋結構中，多肽鏈主鏈圍繞中心軸以右手螺旋方式旋轉上升，每隔3.6個氨基酸殘基上升一圈。氨基酸殘基的側鏈伸向螺旋外側。每個氨基酸殘基的亞氨基上的氫與第四個氨基酸殘基羰基上的氧形成氫鍵，以維持α－螺旋穩定；在β－折疊結構中，多肽鏈的肽鍵平面折疊成鋸齒狀結構，側鏈交錯位于鋸齒狀結構的上下方。兩條以上肽鏈或一條肽鏈內的若干肽段平行排列，通過鏈間羰基氧和亞氨基氫形成氫鍵，維持β－折疊構象的穩定；在球狀蛋白質分子中，肽鏈主鏈常出現180o回折，回折部分稱為β－轉角，β－轉角通常由4個氨基酸殘基組成，第二個殘基常為脯氨酸。