På grundstofniveau indeholder proteiner kulstof (C), brint (H), oxygen (O), nitrogen (N) og svovl (S). Nogle proteiner indeholder også phosphor (P), jern (Fe), kobber (Cu) og andre grundstoffer i spormængder. Disse elementer er arrangeret i en specifik sekvens af aminosyrer, som er forbundet med peptidbindinger for at danne en polypeptidkæde. Strukturen af et protein bestemmer dets funktion, og proteiner spiller en afgørende rolle i adskillige biologiske processer, herunder metabolisme, enzymkatalyse, hormonregulering og immunrespons.