Proteiini
Proteiinit ovat kaikkien solujen rakennusaineita. Niitä on useimpien solujen kuivamassasta yli 50 %. Rakennusaineina olemisen lisäksi proteiinit suorittavat lähes kaikki solun toiminnot ja ovat siten välttämättömiä elintoiminnoille. Proteiineja tarvitaan elimistössä sen typen, nesteen, hapon, emäksen sekä kaliumin ja natriumin tasapainon ylläpitämiseen. Proteiinit mahdollistavat solujen liikkumisen, yhteenliittämisen, signaalivälityksen ja immuunipuolustuksen. Ne myös säätelevät geenejä eli toimivat transkriptiotekijöinä. Jotkin proteiinit toimivat entsyymeinä.
Rakennebiologia
Proteiinien rakenteen tunteminen auttaa ymmärtämään niiden toimintaa. Esimerkiksi entsyymien toiminta perustuu pitkälti niiden aktiivisen keskuksen atomitason rakenteeseen. Solun signalointitiet perustuvat usein erilaisiin molekyylien muodonmuutoksiin, jolloin molekyylien rakenteita tutkimalla voidaan ymmärtää signalointiteiden toimintaa. Rakennetutkimuksella voidaan myös selvittää, mihin kohtaan proteiinia on kiinnittyneenä ligandeja, metalli-ioneja ym.