組成蛋白質的胺基酸帶有很多活性基團，如-OH、胍基、-NH2、-SH等。這些胺基酸活性基團在維持蛋白質構型和酶的催化活性中起重要作用。重金屬進入有集體內，常與這些活性基團結合，導致蛋白質構型發生變化，影響蛋白質正常的生理功能，最終導致機體發生病變甚至死亡。
近年來發現，重金屬除了導致蛋白質化學損傷外，也可以誘導生物機體內產生一些功能蛋白，如熱休克蛋白(Heatshockproteins,HSPs)也稱應激蛋白(stressproteins)和金屬硫蛋白(Metallonthioneins,MTs)。熱休克蛋白是生物體在不利環境因素刺激下應激合成的一組特殊的蛋白質。1962年，觀察到將果蠅幼蟲的飼養溫度從25℃提高到30℃，經30min後，其唾液腺多線染色體上出現了疏鬆的“膨突”；
1974年，Tissieres研究證實這種現象的產生是因為溫度升高增強了這一區域的基因轉錄，相應生成了一系列分子量為70kDa和26kDa的蛋白質，這些蛋白質被命名為熱休克蛋白。隨後研究發現，有機體(包括原核生物和真核生物)受到環境、生理或病理脅迫時誘導產生HSP的熱休克應答是一種普遍存在的生物學現象，熱污染和重金屬等刺激因素誘導HSP的合成後，可穩定細胞結構，維持細胞正常生理功能，使機體相應適應能力如耐熱、耐低溫、抗感染、抗毒素等能力增加。
