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In biochimica, la struttura primaria di una biomolecola è la descrizione esatta della sua composizione atomica e dei legami presenti tra gli atomi (inclusa la stereochimica). Per un tipico biopolimero lineare non ramificato (come una molecola di DNA o RNA, o le proteine), la struttura primaria equivale alla sequenza ordinata con cui le singole subunità monomero si succedono lungo la catena.
L'espressione "struttura primaria" venne coniata da Kaj Ulrik Linderstrom-Lang, nel suo lavoro Lane Medical Lectures del 1951. A volte questa espressione viene erroneamente sostituita con "sequenza primaria", che non è parallela alla struttura secondaria e struttura terziaria.