蛋白质
所有氨基酸都有共同的结构特征，包括与氨基连接的α碳原子，一个羧基和连接在α碳原子上的不同的侧链。但脯氨酸有着与这种基本结构不同之处：它含有一个侧链与氨基连接在一起所形成的特殊的环状结构，使得其氨基在肽键中的构象相对固定。 标准氨基酸的侧链是构成蛋白质结构的重要元素，它们具有不同的化学性质，因此对于蛋白质的功能至关重要。多肽链中的氨基酸之间是通过脱水反应所形成的肽键来互相连接；一旦形成肽键成为蛋白质的一部分，氨基酸就被称为“残基”，而连接在链的碳、氮、氧原子被称为“主链”或“蛋白质骨架”。由于肽键有两种共振态，具有一定的双键特性，使得相邻α碳之间形成肽平面；而肽键两侧的二面角确定了蛋白质骨架的局部形态。
脯氨酸
同大多數氨基酸肽鍵採用反式異構體（非應變條件下通常為99.9％）不同，脯氨酸和其它N-取代的氨基酸（如肌氨酸）的肽鍵既能形成順式異構物也能形成反式異構物。这是因为在大多數氨基酸中，反式異構體比顺式异构体具有更小的空間位阻斥力，然而在X-Pro肽鍵的“順”“反”異構物（X表示任何氨基酸）中，相鄰取代基的空间位阻幾乎相同。因此，X-Pro的肽鍵在非應變條件下，其“順式”異構體的比例可以达到10-40％，这一比例輕微依賴於前面氨基酸的类型，特别是具有芳香族殘基的氨基酸有利於使其成為“順式”異構物。