蛋白質的一級結構決定了空間構象，空間構象決定了蛋白質的生物學功能。

（一）蛋白質的一級結構決定其高階結構

如核糖核酸酶含124個氨基酸殘基，含4對二硫鍵，在尿素和還原劑β-巰基乙醇存在下鬆解為非摺疊狀態。但去除尿素和β—巰基乙醇後，該有正確一級結構的肽鏈，可自動形成4對二硫鍵，盤曲成天然三級結構構象並恢復生物學功能。

（二）一級結構與功能的關係

已有大量的實驗結果證明，如果多肽或蛋白質一級結構相似，其摺疊後的空間構象以及功能也相似。幾種氨基酸序列明顯相似的蛋白質，彼此稱為同源蛋白質。可認為同源蛋白質來自同一祖先，它們的基因編碼序列及蛋白質氨基酸組成有較大的保守性，構成蛋白質家族。在進化過程中祖先蛋白的基因發生突變，蛋白質結構逐漸發生變異，同源蛋白質序列的相似性大小反映蛋白質之間的進化關係的近遠。比較廣泛存在各種生物的某種蛋白質，如細胞色素C的一級結構，透過分析不同物種的細胞色素C一級結構間相似程度，可反映出該物種在進化中的位置。