Zwanzig verschiedene Bausteine, wie Perlen einer Kette aneinander gereiht, bilden die Vielfalt der Natur. Die Perlen sind Aminosäuren, die Kette ist ein Protein: Bei der Herstellung der Proteine in der Zelle wird die Reihenfolge der Aminosäuren festgelegt, danach bildet das Protein seine Gestalt. Die Abfolge der Aminosäuren nennt man die Primärstruktur.
Die Aminosäurekette findet sich während oder unmittelbar nach ihrer Entstehung zu einem räumlichen Gebilde zusammen (Sekundärstruktur). Die beiden wichtigsten dieser Strukturelemente sind die Helix in der Form einer rechts drehenden Schraube, und das Faltblatt, bei dem mehrere fast völlig gestreckte Aminosäureketten in Lagen übereinander geschichtet sind. Wenn man von der Seite auf ein solches Blatt blickt, wirkt es leicht gewellt oder gefaltet. Die geschichteten Ketten werden durch schwache Bindungen zwischen den Aminosäuren stabilisiert.
Wie die Elemente Helix und Faltblatt im Raum angeordnet sind und welche Reihenfolge sie haben, bestimmt die Tertiärstruktur des Proteins. Zum Beispiel sind lange Faserproteine überwiegend aus Helices aufgebaut. Man findet sie zum Beispiel in Haaren (Keratin). Bei einer anderen Gruppe, den so genannten globulären Proteinen, sind die Helices und Faltblätter kompakt und fast kugelförmig zu einem Knäuel verknotet. Manche Proteine bilden auch Gruppen und können sich zu Kanälen oder Tonnen zusammensetzen. Nur wenn die Anordnung vollkommen stimmt, kann das Protein mit der Umwelt interagieren und seine Funktion übernehmen.