Proteine bilden Komplexe mit anderen kleinen und großen Molekülen, einschließlich Nukleinsäuren, Kohlenhydraten und Lipiden. Diese werden als konjugierte Proteine bezeichnet, was bedeutet, dass ihre Komplexe sowohl aus Aminosäuren als auch aus Nichtproteinkomponenten bestehen.

Nukleoproteine bestehen sowohl aus Proteinen als auch aus Nukleinsäuren.

Desoxyribonukleoproteine oder DNPs enthalten DNA und sind häufig im Zellkern zu finden. In eukaryotischen Zellen ist die DNA eng um Histonproteine gewickelt und bildet Nukleosomen, einen entscheidenden Teil der Chromosomenstruktur.

Ribonukleoproteine oder RNPs enthalten RNA und können sich sowohl im Zellkern als auch im Zytoplasma befinden. Das Spleißosom ist ein großer Komplex aus fünf kleinen nukleären RNPs oder snRNPs, die sowohl RNA als auch Protein sowie akzessorische Cofaktoren enthalten. Das Spleißosom entfernt unerwünschte Nukleotide aus einem Vorläufer-Gentranskript.

Glykoproteine und Proteoglykane sind Proteinkomplexe, die Kohlenhydrate unterschiedlicher Größe enthalten.

Antikörper sind Glykoproteine mit kurzen Kohlenhydratketten, die für eine normale Immunfunktion entscheidend sind.

Im Gegensatz dazu werden Proteoglykane aus langen, sich wiederholenden Zuckereinheiten gebildet, oft handelt es sich dabei um modifizierte Zucker, die anstelle einer Hydroxylgruppe andere funktionelle Gruppen enthalten. Proteoglykane sind ein Hauptbestandteil der extrazellulären Matrix im Knorpel der langen Knochen und sorgen für eine reibungslose Bewegung der Gelenke.

Lipide verbinden sich auch mit Proteinen, um eine Vielzahl von Funktionen zu erfüllen.

Lipoproteine sind wasserlösliche Komplexe mit einem hydrophoben Lipidkern und einer hydrophilen Proteinoberfläche. Unlösliches Cholesterin kann nicht frei durch das Blut wandern, daher bindet es an den Lipoproteinkern, der seinen Transport unterstützt.

Im Gegensatz dazu sind Proteolipide wasserunlösliche Komplexe mit hydrophoben Aminosäureresten, die an Lipidmoleküle gebunden sind. Proteolipide sind im Gehirngewebe reichlich vorhanden, wo sie eine isolierende Beschichtung bilden können, die die normalen motorischen Funktionen aufrechterhält.

Darüber hinaus bilden Proteine Komplexe mit vielen anderen Arten von Molekülen.

Rote Blutkörperchen leiten ihre Farbe von Häm ab, einem Nicht-Proteinbestandteil des Hämoglobins. Häm hat ein zentrales Eisenatom, das Sauerstoff bindet und durch den Blutkreislauf transportiert.