Proteiinimolekyylit rakentuvat aminohappojen muodostamasta pitkästä ketjusta. Molekyyliketjun eri kohdat vuorovaikuttavat keskenään, joten ketju kiertyy pituusakselin suuntaisesti spiraaliksi ja laskoksille. Spiraalille ja laskoksille mennyt molekyyliketju liittyy yhteen eri kohdista, jolloin muodostuu erilaisia poimuja ja sykeröitä. Verkottuminen jatkuu edelleen, kun kaksi tai useampi erillinen polypeptidiketju kytkeytyvät toisiinsa. Näin jokainen proteiinimolekyyli saa sille ominaisen kolmiulotteisen rakenteensa, joka näyttää monimutkaiselta lankavyyhdeltä.


​

Proteiinimolekyylin kolmiulotteinen rakenne on tarkkaan määrätty ja erittäin herkkä ulkopuolisille häiriötekijöille. Rakenteen vaurioituminen johtaa proteiinin saostumiseen, mikä estää sen toiminnan. Saostuminen voi johtua kuumuudesta, happamista olosuhteista tai raskasmetalleista, kuten lyijystä. Myös orgaaniset liuottimet, kuten alkoholi, voivat aiheuttaa proteiinien saostumisen. Tämä selittää esimerkiksi kananmunanvalkuaisen kovettumisen kuumennettaessa.





Proteiineissa esiintyy 20 erilaista aminohappoa. Niitä kutsutaan välttämättömiksi aminohapoiksi. Kasvit valmistavat tarvitsemansa aminohapot ja niistä muodostuvat proteiinit itse.

Eläimet, ihminen mukaan lukien, hajottavat ravinnosta saamansa proteiinit takaisin aminohapoiksi. Osa saaduista aminohapoista muunnetaan ensin toisiksi aminohapoiksi ja osa käytetään sellaisenaan proteiinien valmistukseen. Ihmisen elimistön pystyy valmistamaan vain 11 aminihappoa 20:stä, loput on saatava ravinnosta.
Proteiinia on runsaasti esim. lihassa, kalassa, kananmunassa, pavuissa, palkokasveissa ja soijassa.