Білки виконують безліч найрізноманітніших функцій, характерних для живих організмів, з деякими з яких ми познайомимося більш детально при подальшому вивченні курсу. Нижче розглядаються основні і в певному сенсі унікальні біологічні функції білків, невластиві або лише частково властиві інших класів біополімерів.
Транспортна функція. Дихальна функція крові, зокрема перенесення кисню, здійснюється молекулами гемоглобіну - білка еритроцитів. У транспорті ліпідів беруть участь альбуміни сироватки крові. Ряд інших сироваткових білків утворює комплекси з жирами, міддю, залізом, тироксином, вітаміном А і іншими сполуками, забезпечуючи їх доставку в відповідні органи-мішені.
Захисна функція. Основну функцію захисту в організмі виконує імунна система, яка забезпечує синтез специфічних захисних білків-антитіл у відповідь на надходження в організм бактерій, токсинів, вірусів або чужорідних білків. Висока специфічність взаємодії антитіл з антигенами (чужорідними речовинами) за типом білок-білкове взаємодія сприяє пізнанню і нейтралізації біологічної дії антигенів. Захисна функція білків проявляється і в здатності ряду білків плазми крові, зокрема фібриногену, до згортання. В результаті згортання фібриногену утворюється згусток крові, що оберігає від втрати крові при пораненнях.
Скорочувальна функція. В акті м'язового скорочення і розслаблення бере участь безліч білкових речовин. Однак головну роль в цих життєво важливих процесах грають актин і міозин - специфічні білки м'язової тканини. Скорочувальна функція властива не тільки м'язовим білкам, але і білкам цитоскелета, що забезпечує найтонші процеси життєдіяльності клітин (розбіжність хромосом в процесі мітозу).
Структурна функція. Білки, що виконують структурну (опорну) функцію, займають за кількістю перше місце серед інших білків тіла людини. Серед них найважливішу роль відіграють фібрилярні білки, зокрема колаген в сполучної тканини, кератин у волоссі, нігтях, шкірі, еластин в судинній стінці та ін. Велике значення мають комплекси білків з вуглеводами у формуванні ряду секретів: мукоидов, муцина і т.д. У комплексі з ліпідами (зокрема, з фосфоліпідами) білки беруть участь в утворенні біомембран клітин.
Гормональна функція. Обмін речовин в організмі регулюється різноманітними механізмами. У цій регуляції важливе місце займають гормони, синтезовані не тільки в залозах внутрішньої секреції, а й у багатьох інших клітинах організму (див. Далі). Ряд гормонів представлений білками або поліпептидами, наприклад гормони гіпофіза, підшлункової залози і ін. Деякі гормони є похідними амінокислот.
Поживна (резервна) функція. Цю функцію виконують так звані резервні білки, які є джерелами живлення для плода, наприклад білки яйця (овальбуміни). Основний білок молока (казеїн) також виконує головним чином живильну функцію. Ряд інших білків використовується в організмі як джерело амінокислот, які в свою чергу є попередниками біологічно активних речовин, що регулюють процеси метаболізму.
Можна назвати ще деякі інші життєво важливі функції білків. Це, зокрема, експресія генетичної інформації, генерування і передача нервових імпульсів, здатність підтримувати онкотичноготиск в клітинах і крові, буферні властивості, що підтримують фізіологічне значення рН внутрішнього середовища, та ін.
Таким чином, з цього далеко не повного переліку основних функцій білків видно, що зазначеним біополімерах належить виняткова і різностороння роль в живому організмі. Якщо спробувати виділити головне, вирішальне властивість, яке забезпечує багатогранність біологічних функцій білків, то слід було б назвати здатність білків строго вибірково, специфічно з'єднуватися з широким колом різноманітних речовин. Зокрема, ця висока специфічність білків (спорідненість) забезпечує взаємодію ферментів з субстратами, антитіл з антигенами, транспортних білків крові з стерпним молекулами інших речовин і т.д. Це взаємодія заснована на принципі біоспеціфіческого впізнавання, що завершується зв'язуванням ферменту з відповідною молекулою субстрату, що сприяє протіканню хімічної реакції. Високою специфічністю дії наділені також білки, які беруть участь в таких процесах, як диференціювання і ділення клітин, розвиток живих організмів, визначаючи їх біологічну індивідуальність.