A estrutura terciária é o arranjo tridimensional completo de um polipeptídeo: as hélices, as folhas e as alças dele empacotadas juntas, muitas vezes em vários domínios compactos que se dobram de forma independente. Ela é mantida por forças não covalentes — o efeito hidrofóbico, que enterra as cadeias laterais apolares num núcleo longe da água, ligações de hidrogênio, pontes salinas entre cadeias laterais carregadas, empacotamento de van der Waals — e às vezes por pontes dissulfeto, ligações covalentes S–S entre duas cisteínas, nas proteínas secretadas para o exterior oxidante. A estrutura quaternária é a montagem de vários polipeptídeos (subunidades) numa única proteína: a hemoglobina são duas cadeias e duas . As proteínas globulares são compactas e solúveis em água (enzimas, transportadoras); as fibrosas são estendidas e insolúveis (a tripla-hélice do colágeno, as super-hélices da queratina e da miosina, a seda).
Exemplos
Exemplo 12.15 (Ler um gel)
Um extrato bruto mostra dezenas de bandas; depois de uma cromatografia de afinidade resta uma banda na posição do marcador de . Corrida sem SDS e sem agente redutor, a mesma proteína migra como uma espécie de : ela é um dímero de duas cadeias idênticas mantidas por uma ponte dissulfeto, que o agente redutor rompe e o detergente separa. Dois géis, um raciocínio, e a estrutura quaternária está conhecida.