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蛋白质主要由碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）4种元素组成，此外，多半还含有硫（S），有的蛋白质还含有磷（P）、铁（Fe）或铜（Cu）等元素。蛋白质的分子量一般都很大，可从数千到数百万。例如，牛胰岛素的分子量为5700，人血红蛋白64500，蜗牛蓝蛋白6600000。虽然蛋白质的分子量很大，种类很多，但各种蛋白质的基本组成单位都是氨基酸。
生物体内的蛋白质通常由20种氨基酸组成，这20种氨基酸是：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、赖氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、组氨酸、色氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺和天冬酰胺。蛋白质一般就是由数十个到上千个不同的氨基酸组成的大分子。