生物化学
氨基酸是形成蛋白质的基本元件。每一种氨基酸都含有氨基端（-NH）和羧基端（-COOH），属于两性（可既带正电又带负电，即带有酸性又带有碱性）分子；其碳α原子上连接着侧链，而氨基端、羧基端和碳α原子则被称为主链（在蛋白质和多肽中）。氨基酸的特点主要由其侧链的化学性质的不同来表现。根据侧链化学性质的不同，氨基酸可以被分为带电氨基酸（如精氨酸、谷氨酸）、极性氨基酸（如丝氨酸）、非极性氨基酸（如苯丙氨酸）等。
氨基酸合成
合成非必需氨基酸的途径比必需氨基酸的较为简单。几种非必需氨基酸的合成途径的概述见下： 进行氨基酸合成前要解决的基本问题是获得以易于利用的形式存在的氮元素。这一过程在生物圈中主要由具有固氮能力的微生物将惰性的氮分子还原成两个氨分子来完成。微生物可利用三磷酸腺苷及具有强还原性的已还原了的铁氧化还原蛋白来将氮分子还原为氨分子，而固氮酶中的铁钼簇合物能催化氮的固定。已固定的氮在微生物体内中以胺类化合物的形式存在。较高级的生物耍依靠摄入微生物固定的氮来合成氨基酸。微生物固定的氮是所有氨基酸中的氮的来源。 在氨基酸合成过程中要攻克的主要问题之一是立体化学控制（stereochemical control）。由于所有氨基酸中除甘氨酸外其余都是不对称的，所以通过生物合成途径必须能以高度选择性产生是两种互为对映异构物的氨基酸中正确的一种。在各种氨基酸合成途径中，α-碳原子上的立体化学性质都是由一种有磷酸吡哆醛参与的转氨反应产生的。几乎所有催化转氨反应的转氨酶的基因都遗传自同一祖先。