Практически все процессы в клетке, связанные с осуществлением ее функций, происходят при участии белковых молекул (протеинов или пептидов). Белки специфичны в отношении выполняемых функций и биохимических реакций, в которых участвуют. Эта специфичность основана на характерной для каждого белка последовательности аминокислот - его первичной структуре. Пептидные цепочки могут быть сравнительно короткими (олигопептиды) или длинными (полипептиды).
Последовательность аминокислот в пептидной цепи белка определяет в конечном итоге его вторичную (α-спираль, β-слой) и третичную (пространственная конфигурация) структуру. При объединении нескольких полипептидов в более сложные комплексы возникает четвертичная структура. Она открывает большие возможности для аллостерической или конформационной регуляции активности всего белкового комплекса. В таких комплексах, состоящих из нескольких однородных (гомо-) или разнородных (гетеро- ) субъединиц, могут появляться локальные участки - домены с совершенно новыми свойствами. Многие ферменты, транспортные каналы, белки-регуляторы и другие активные полипептиды представляют собой такие макромолекулярные комплексы.
Аминокислотные последовательности всех белков закодированы в виде определенной последовательности нуклеотидов в генах - участках молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Каждой аминокислоте соответствует триплет нуклеотидов, и вся пептидная цепочка кодируется триплетным кодом. Совокупность всех генов составляет геном клетки, идентичный во всех соматических (не половых) клетках организма. Гены, кодирующие пептидные цепи, называются структурными генами.