Cấu trúc không gian ba chiều của protein (bậc 3 và 4) quy định chức năng của protein. Cấu trúc không gian ba chiều : duy trì bởi tất cả các loại liên kết hoá học nhưng chủ yếu là các liên kết yếu như liên kết hydrogen, tương tác van der Waals, tương tác kị nước,...
Các liên kết cộng hoá trị giữa các amino acid là cần thiết để hình thành nên chuỗi polypeptide (cấu trúc bậc 1) nhưng chức năng của protein lại được quy định bởi cấu trúc bậc 2, bậc 3 và bậc 4. Những liên kết yếu thường giúp duy trì không gian ba chiều đặc trưng của protein và do đó duy trì chức năng. Không cần phá huỷ cấu trúc bậc 1 (phá vỡ liên kết cộng hoá trị, liên kết peptide) nhưng nếu các liên kết yếu bị phá vỡ thì cấu trúc không gian của protein cũng bị phá hỏng làm cho protein bị mất chức năng. Các loại liên kết trong hình 1.8 giúp duy trì cấu trúc không gian ba chiều của protein. Lưu ý, liên kết S – S không phải là liên kết yếu. Các liên kết yếu như tương tác van der Waal, liên kết hydrogen rất cần cho sự liên kết của các loại protein kháng nguyên, kháng thể, enzyme với cơ chất.