此接合通常是緊密、專一、且會形成複合體，如調控基因表現的核酸蛋白或細胞辨識的醣蛋白與細胞膜上的受體蛋白或運輸蛋白等 此接合雖然與細胞的繁殖、生長與發育等不同的生理作用有關

 圖3-16 顯示一級結構為一連串胺基酸以肽鍵相聯結 所形成之序列，通常也包含雙硫鍵之形成。一級結構所產生之多肽鏈可進一步形成二級結構組成元件，如 α-螺旋。α-螺旋是一個摺疊完成的多肽三級結構中的一部份，而三級結構可能只是一個多次單元蛋白質完整四級結構中的一個次單元。在此以血紅蛋白為例。 圖 3-16 蛋白質結構的層級。 胺基酸可經由胜肽鍵共價聯結成胜肽與蛋白質。細胞中含有數以千計不同種類的蛋白質，每一種蛋白質都具有不同的生物功能。 蛋白質可以是由長達一百至數千個胺基酸殘基所組成的長多胜肽，然而也有少數天然存在的胜肽是僅由幾個胺基酸殘基所構成的。有些蛋白質是由數個非共價性聯結的多肽鏈（稱為次單元）所組成。簡單的蛋白質水解後僅會得到胺基酸，共軛蛋白質則含有額外的組成份如金屬或有機輔基。 一個蛋白質的胺基酸序列是它所特有的，稱為此蛋白質之一級結構。

另一個追蹤演化歷史的複雜因子是一個基因或一群基因在生物個體之間轉移的速率，此過程稱為側向基因轉移（lateral gene transfer）。  被轉移的基因可能與其來源個體之基因非常相似，而 同樣在這兩生物個體中之其他大部分基因則互不相關。  同一蛋白質家族的成員稱為精氨酸同源蛋白質（homologous proteins），或同源物（homologs）。  同源物的觀念可再進一步細分為：若同一家族的兩種蛋白質（即兩種同源物）存在於同一物種中，即稱之為共生同源物（paralogs）。而若兩種同源物係來自不同物種，即稱為正同源物（orthologs）。  追蹤演化的過程首先要找出合適的同源蛋白質家族，再利用它們重建演化路徑。

此類研究衍生出利用分析特定蛋白質的精氨酸序列以建構演化關係的“分子演化學” 由分析細胞色素c建構的演化樹 1. 蛋白質表現生物功能時需與其它分子接合，此接合通常是緊密、專一、且會形成複合體，如調控基因表現的核酸蛋白或細胞辨識的醣蛋白與細胞膜上的受體蛋白或運輸蛋白等 此接合雖然與細胞的繁殖、生長與發育等不同的生理作用有關，但蛋白質與其它分子間的交互作用與專一辨識過程均十分相似 - 親和基(ligand)是與特定蛋白質產生專一性接合的分子，如酵素的受質、產物、輔因子、阻害劑或 活化劑，甚至運輸蛋白所輸送的物質等 2. 親和基的接合作用蛋白質與其親和基的接合通常具有專一性，此專一性來自於兩者構造的互補特性與兩者接合後可產生新的安定作用力

顯示反應至是形成每一個肽鍵所需之步驟。 以 9-茀基甲氧羰基（9-FluorenylMethOxyCarbonyl，Fmoc；藍色區塊所示）作為保護基可避免反應過程中胺基酸殘基（紅色區塊所示）之α-胺基發生副反應。  此化學合成法是由羧基端開始向胺基端合成胜肽，與活體內蛋白質合成方向恰為相反。 圖 3-29 在固相聚合物上精氨酸進行胜肽之化學合成。  胜肽化學合成法現在已可進一步以機器自動化操作進行。

當需要時會因一小段肽鏈被切除而具有活性 - 切除活化作用為一不可逆的調節方法3. 蛋白質的異位調節作用胺基酸此調節作用是多種代謝路徑中調節酵素或異位酵素的活性調控方式 胰蛋白酶 腸道生肽脢 - 如代謝路徑的終產物(調節劑)之回饋抑制調控* - 當調節劑與蛋白質的調節部位接合後，引發該部位的構形發生變化，此變化因四級結構中不同次單元的相互接觸而傳達到催化部位，因而改變催化部位的特性，使蛋白質的活性改變* - 以酵素為例，胺基酸較普遍的是改變酵素對受質的親和力，少數則是改變酵素的催化效率 4. 蛋白質的共價修飾作用肝糖代謝的調控為共價修飾作用的最佳例子