Les protéines forment des complexes avec d'autres petites et grandes molécules, y compris acides nucléiques, glucides et lipides. Ces protéines sont appelées protéines conjuguées, ce qui signifie que leurs complexes sont composés des deux, acides aminés et composants non-protéiques. Les nucléoprotéines sont composées des deux, protéines et acides nucléiques.

Les protéines désoxyribonucléiques, ou PDNs, contiennent de l'ADN et se trouvent généralement dans le noyau. Dans les cellules eucaryotes, l'ADN est étroitement enveloppé autour des protéines histones, formant des nucléosomes, une partie cruciale de la structure chromosomique. Les ribonucléoprotéines, ou RNP, contiennent de l'ARN et peuvent être situées dans le noyau, aussi bien que dans le cytoplasme.

Le splicéosome est un grand complexe de cinq petits RNPs nucléaires, ou snRNPs, contenant les deux, ARNs et protéines, ainsi que des cofacteurs accessoires. Ce splicéosome élimine les nucléotides indésirables d'un transcrit de gène précurseur. Les glycoprotéines et protéoglycanes sont des complexes protéiques qui contiennent des glucides de tailles différentes.

Les anticorps sont des glycoprotéines avec des chaînes de glucides courtes, essentielles à la fonction immunitaire normale. En revanche, les protéoglycanes sont formés à partir de longues unités de sucre répétitives. Souvent ce sont des sucres modifiés qui ont d'autres groupes fonctionnels au lieu d'un groupe hydroxyle.

Les protéoglycanes sont un composant majeur de la matrice extracellulaire dans le cartilage des os longs, assurant un mouvement sans frottement des articulations. Les lipides se combinent également avec les protéines pour effectuer une variété de fonctions. Les lipoprotéines sont des complexes hydrosolubles ayant un noyau lipidique hydrophobe et une surface protéique hydrophile.

Le cholestérol insoluble ne peut pas circuler librement dans le sang. Donc, il se lie au cœur de lipoprotéine, ce qui facilite son transport. En revanche, les protéolipides sont des complexes insolubles dans l'eau, avec des résidus d'acides aminés hydrophobes attachés aux molécules lipidiques.

Les lipides sont abondants dans les tissus du cerveau, où ils peuvent former un revêtement isolant qui maintient les fonctions motrices normales. En outre, les protéines forment des complexes avec beaucoup d'autres types de molécules. La couleur des globules rouges dérive de l'hème, un composant non-protéique de l'hémoglobine.

L'hème a un atome de fer central qui se lie et transporte l'oxygène dans la circulation sanguine.