Białka, makrocząsteczki zbudowane z reszt aminokwasowych, stanowią najbardziej różnorodną grupę związków chemicznych w komórce. Badaczom udało się scharakteryzować prawie całą informacje genetyczną zawartą w komórce człowieka, a mieszcząca się w komórkach innych organizmów podlega obecnie intensywnym badaniom. Mogłoby się wydawać, że badania genetyczne powinny zakończyć się na oznaczeniu sekwencji genów w komórce, lecz w rzeczywistości jest to dopiero początek. Większość informacji genetycznej służy do określenia struktury białek i można przypuszczać, że w XXI wieku większość badań z zakresu biochemii skupi się na tej wyjątkowej grupie makrocząsteczek o zasadniczym znaczeniu dla życia. Bez przesady można stwierdzić, że białka uczestniczą niemal we wszystkich ogniwach metabolizmu, ponieważ enzymy są białkami. Białka przyjmują różne kształty, dzięki czemu mogą uczestniczyć w tworzeniu większości struktur komórkowych i tkankowych. Z tego powodu zależy od nich wzrost, regeneracja i przetrwanie organizmu. Białka są przystosowane do pełnienia w komórce określonej roli. Struktura i aktywność każdej komórki w dużym stopniu zależy od obecności i stężenia pewnych białek. Na przykład w komórce mięśniowej znajdują się duże ilości miozyny i aktyny, odpowiedzialnych zarówno za jej charakterystyczny wygląd, jak i za zdolności do skurczu. Występująca w czerwonych krwinkach hemoglobina uczestniczy w rozprowadzaniu tlenu po organizmie.