多肽链是由多个氨基酸通过肽键连接而成的线性分子，其基本结构涉及一级结构、二级结构、超二级结构、结构域、三级结构和四级结构等多个层面。
一级结构是多肽链最基本的结构，它指的是多肽链中氨基酸的排列顺序。氨基酸之间通过肽键相连，肽键是由一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基脱水缩合形成的化学键。这种特定的氨基酸排列顺序是由基因上的遗传信息决定的，它包括了多肽链折叠成特定三维结构与行使特定生物学功能的重点信息。
二级结构是指多肽链主链原子局部的空间排布，不涉及氨基酸残基侧链的构象。容易见到的二级结构有α | 螺旋、β | 折叠、β | 转角和无规卷曲。α | 螺旋是多肽链主链围绕中心轴呈有规律的右手螺旋式上升，每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距为0.54nm；β | 折叠是由若干条肽链或一条肽链的若干肽段平行或反平行排列，通过链间的氢键保持其稳定性；β | 转角一般由4个氨基酸残基组成，第1个残基的羰基氧与第4个残基的氨基氢形成氢键，使多肽链发生180°回折；无规卷曲则是指多肽链中没确定规律性的那部分结构。
超二级结构是指在多肽链内相邻的二级结构常常在空间折叠中相互挨近、相互用途，形成有规则的二级结构聚集体，容易见到的有αα、βαβ、ββ等。
结构域是在二级结构和超二级结构的基础上，多肽链进一步卷曲折叠成相对独立的三维实体，每一个结构域都有其独特的功能。
三级结构是指整条多肽链中全部氨基酸残基的相对空间地方，也就是整条多肽链所有原子在三维空间的排布地方。它是在二级结构、超二级结构和结构域的基础上，通过氨基酸残基侧链之间的相互用途（如疏水用途、氢键、离子键、范德华力等）进一步盘绕、折叠形成的。
四级结构是指由两条或两条以上具备独立三级结构的多肽链通过非共价键相互结合而成的聚合体结构，其中每条具备独立三级
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