Dalam molekul protein, asam-asam amino saling dirangkaikan melalui reaksi gugusan karboksil asam amino yang satu dengan gugusan amino dari asam amino yang lain, sehingga terjadi ikatan yang disebut ikatan peptide. Ikatan peptide ini merupakan ikatan tingkat primer.
Dua molekul asam amino yang saling diikatkan dengan cara demikian disebut ikatan dipeptida. Bila tiga molekul asam amino, disebut tripeptida dan bila lebih banyak lagi disebut polypeptide, dimana sejumlah besar sekali asam-asam amino saling dipertautkan dengan ikatan peptide tersebut.
Didalam gugusan sisa molekul R, mungkin terdapat gugusan reaktif lain yang dapat saling mengikat, seperti gugusan karboksil pada asam amino acidic dan gugusan amino pada asam amino basic, dan gugusan sulfhydryl (SH) pada asam amino sulfur (methionine, cysteine).
Gugusan-gugusan reaktif ini jika saling bereaksi membentuk struktur-struktur gelang atau menyebabkan rantai polypeptide mendapat struktur melilit seperti solenoid (perspiral).
Gaya-gaya ikatan jenis kedua ini menimbulkan struktur sekunder pada molekul polypeptide, yang berbentuk gelang, cincin, atau melilit seperti solenoid.
Jadi setelah terjadi struktur primer dalam bentuk rantai panjang polypeptide, ikatan-ikatan sekunder menimbulkan struktur tambahan yang diberi nama struktur sekunder.
Disamping gaya sekunder, terdapat lagi gaya-gaya tertier yang disebabkan oleh gugusan reaktif yang lebih lemah, ialah gugusan yang mengandung muatan listrik dan gaya tarik Vanderwaals.
Gaya-gaya tingkat tiga ini dapat menyebabkan lagi tambahan bentuk stereometrik didalam ruang, sehingga molekul polypeptide mendapat bentuk yang lebih kompleks lagi dalam ruang, misalnya bentuk global (bola), bentuk lonjong, dan bentuk stereometrik lainnya. Gaya-gaya terakhir ini disebut gaya tingkat tiga dan menyebabkan struktur protein tingkat tiga.
Kombinasi dari ketiga tingkat struktur inilah yang memberikan struktur alamiah sesuatu molekul protein. Struktur alamiah ini khas bagi setiap protein dan protein alamiah demikian disebut protein native (native protein).
Struktur alamiah yang kompleks ini diperlukan oleh protein untuk dapat menjalankan fungsinya. Bila struktur stereometrik alamiah ini berubah atau rusak, maka protein tersebut akan kehilangan kesanggupannya untuk memenuhi fungsi fisiologisnya.
Bila sesuatu protein native dipengaruhi gaya sehingga merusak ikatan-ikatannya, maka yang pertama terganggu adalah ikatan tingkat atas, dan bila gaya disruptif tersebut lebih besar, ikatan tingkat yang lebih kuat (tingkat bawah) akan ikut rusak terputus. Maka molekul protein akan mengalami denaturisasi, yang mungkin masih reversible bila belum begitu jauh perubahannya.
Molekul protein yang mengalami denaturisasi, yang mungkin masih reversible bila belum begitu jauh perubahannya.
Molekul protein yang mengalami denaturisasi menunjukkan perubahan sifat fisik dan kehilangan kapasitas fungsionalnya. Perubahan fisik yang terlihat, mulai dari flokulasi yang memperlihatkan cloudiness (seperti ada awan dalam larutan) disusul oleh koagulasi dan presipitasi. Gaya yang menyebabkan denaturisasi mungkin termis (panas), gaya listrik (medan listrik), gaya mekanis (tekanan) atau gaya magnetic (medan magnet). Protein yang telah mengalami denaturisasi mudah dicerna lebih lanjut.
Ada pula protein native yang terdiri atas dua submolekul atau lebih, yang paling diperlekatkan. Gaya ikat disini ialah gaya ikat tingkat empat (quartenair), memberikan struktur tingkat empat.
Gaya ikat ini mungkin sangat lemah, sehingga mudah mengalami disrupsi sehingga komponen-komponen molekul itu mudah berdisosiasi. Ikatan jenis ini sudah dapat dipecah, misalnya dengan menambahkan alcohol pada larutannya, atau dengan memanaskan sedikit.