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。
氨基酸合成
动物不能合成全部氨基酸，昆虫不能合成甘氨酸。人类最多只能合成20种标准氨基酸中的11种，成年人体内不能合成其余9种包括苏氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸和异亮氨酸等要从食物中吸收的氨基酸。（也有研究认为必需氨基酸应是以上8种再加组氨酸，共9种）。婴幼儿时期的人类体内也能合成少量精氨酸与组氨酸。精氨酸、甘氨酸、脯氨酸、谷氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺和酪氨酸在某些特定条件下也是人类的必需氨基酸。