在细胞质中合成的新生肽链，有相当一部分被传送并定位到细胞内的不同细胞器上，或被分泌到细胞外。折叠成为特定空间构象的肽链，表面带有大量的亲水基团，虽然在细胞质中很容易被传送，但是不能通过脂质构成的细胞器膜。因此，定位在一些细胞器(例如线粒体)上的蛋白质，其新生肽链合成后，往往是和某种蛋白质伴侣结合，以屏蔽新生肽链表面的疏水残基，便于传送，一旦到达其定位的细胞器表面，肽链和蛋白质伴侣解离，依靠前导的信号肽以及其它一些蛋白质复合体的帮助，或是定位在一些细胞器的膜中，或是通过细胞器膜，进入细胞器的腔内。进入内质网的新生肽链，在内质网内的一些(可溶性的或膜结合的)蛋白质伴侣的“质量”监控下，折叠和组装为成熟的蛋白质。折叠不正确的肽链和组装不正确的寡聚蛋白都不能进入高尔基体，因而不能被正确定位到其它细胞器或被分泌到细胞外。最近发现某些脂质分子也可以帮助膜蛋白肽链的折叠，起到蛋白质伴侣的作用。这更说明，只要能降低肽链间的疏水作用而使它们不能聚集的分子，不论是蛋白质还是脂质，都有可能帮助肽链折叠形成正确的构象，都可成为蛋白质伴侣。
在体液中，一些疏水的分子输送非常困难。所幸的是，在体液中存在着多种这些疏水分子的运载蛋白。不仅有各种不同的载脂蛋白以专一性较广的方式运输着不同的脂质类分子(包括脂肪、胆固醇等)，而且还有一些非常专一的运载蛋白负责着一些特殊疏水分子的运输，如维生素B12结合蛋白、视黄醇/甲状腺素运载蛋白(transthyretin)等。同样，亲水分子通过质膜，一定要越过能障。可欣慰的是，质膜中存在着不同类型的离子和分子通道。它们是通过膜蛋白的肽段在质膜中以特定方式排列而成的。如一些神经递质受体蛋白，多数由几个亚基组成，每个亚基又分别有螺旋穿越质膜，同时排列成中间亲水的通道。最近还发现了水通道蛋白。
介质中球状蛋白质的折叠总是倾向与把疏水残基埋藏在分子的内部，这一现象称为疏水作用，它在稳定蛋白质的三维结构方面占有突出地位。疏水作用其实并不是疏水基团之间有什么吸引力的缘故，而是疏水基团或疏水侧链出自避开水的需要而被迫接近。
蛋白质溶液系统的熵增加是疏水作用的主要动力。当疏水化合物或基团进入水中时，它周围的水分子将排列成刚性的有序结构即所谓笼形结构(clathrate structure)。与此相反的过程（疏水作用），排列有序的水分子（笼形结构）将被破坏，这部分水分子被排入自由水中，这样水的混乱度增加即熵增加，因此疏水作用是熵驱动的自发过程。
