蛋白质的分子构象（又称高级结构、空间结构、三维结构等）是指分子中所有原子和基团在空间的排布。
构型与构象的概念：
构型 (Configuration)：分子中各原子特有的空间排列。这种排列的改变涉及到共价键的生成与破坏，与氢键无关。如顺反异构（顺-， 反-）、旋光异构（D-，L-）。
构象( Conformation)：分子中由于单键的旋转而产生的原子空间排列。这种排列的改变仅涉及氢键等次级键得生成遇破坏，不涉及共价键的生成与破坏。
（一）蛋白质的结构层次：一级结构： 指多肽链中的氨基 酸排列顺序；
二级结构： 指多肽链主链骨架的局部空间结构
超二级结构： 指二级结构的组合；
结构域： 指多肽链上致密的、相对独立的球状区域
三级结构： 指多肽链上所有原子和基团的空间排布
四级结构 ：指组成蛋白质的各个亚基的空间排列。
二级结构以上的称为空间结构。
研究立体结构的主要方法：
X-射线晶体衍射技术
核磁共振技术。
立体结构数据也保存在蛋白质数据库中。
目前人们已经获得了2万多种蛋白质及其复合物的立体结构。
（二）肽单位和二面角：1 、肽单位的结构特征
蛋白质肽键中的C、N及其相连的4个原子组成的结构单位称肽单位（peptide unit）.
蛋白质的不同构象是由于单键的旋转造成的。蛋白质多肽链主链上的共价键都是单键结构，如果所有的单键都可以自由旋转，多肽链将有无数个构象。但实际上某一特定的多肽链在一定条件下常形成一种或少十几种构象。可见蛋白质主链上的单键并不都能自由旋转。
经过X-光衍射证明：在普通有机化合物分子中，
C-N 单键的键长：14.9 nm；
C=N 双键的键长：12.7 nm；
肽键的C-N 单键的键长：13.2 nm
由此可见，肽键中的C-N 键长介乎于普通C-N和C=N 之间。它虽然是单键，却具有部分双键的性质，不能自由旋转。这样与C-N 相连的4个原子：两个C、一个H和一个O 与C-N 位于一个平面上，这个平面被称为酰胺平面或肽平面。由于此平面可塑性差，又称为刚性平面。
肽平面具有顺式（cis）和反式（trans）两种可能的构型。
反式构型中相邻的两个Cα在肽键的两侧， 顺式构型中位于同一侧。 蛋白质中几乎所有的肽平面都呈反式结构，仅有少数是顺式结构。顺式结构常见 脯氨酸与其它氨基酸形成的肽键。大约6%的脯氨酸呈顺式结构。
2、二面角
多肽链中的肽平面具有刚性结构，Cα原子位于相邻两个肽平面的连接处，其中Cα-N和Cα-C均为单键，可自由旋转。因此，多肽链主链骨架的构象取决于Cα-N和Cα-C键的旋转。
Cα-N的旋转角度称Φ；Cα-C的旋转角度称Ψ。由于Φ和Ψ这两个转角决定了相邻两个肽平面在空间上的相对位置，因此，习惯上将这两个转角称为二面角。
