叠多肽或无规则卷曲的形式存在。蛋白质的基本单位为胺基酸，而蛋白质的一级结构指的就是其胺基酸序列。蛋白质会由所含胺基酸残基的亲水性、疏水性、带正电、带负电等特性通过残基间的相互作用而折叠成一立体的三级结构。根据克里斯琴·B·安芬森（1972年的诺贝尔化学奖得主）的研究，蛋白质可由加热或置于某些化学环境而变性，三级结构解体；而当环境回复到原本的状态时，蛋白质可于不到一秒的时间折叠至原先的立体结构，不论试验几次，蛋白质都仅此一种立体结构，于是安芬森提出一个结论：蛋白质分子的一级结构决定其立体结构（）。