Τα αμινοξέα είναι οργανικά μόρια που, όταν συνδέονται μαζί με άλλα αμινοξέα, σχηματίζουν α πρωτεΐνη. Τα αμινοξέα είναι απαραίτητα για τη ζωή επειδή οι πρωτεΐνες που σχηματίζουν εμπλέκονται σχεδόν σε όλους κύτταρο λειτουργίες. Ορισμένες πρωτεΐνες λειτουργία ως ένζυμα, μερικά ως αντισώματα, ενώ άλλες παρέχουν διαρθρωτική υποστήριξη. Αν και υπάρχουν εκατοντάδες αμινοξέα που βρίσκονται στη φύση, οι πρωτεΐνες κατασκευάζονται από ένα σύνολο 20 αμινοξέων.
Όλα τα αμινοξέα έχουν τον άλφα άνθρακα δεσμευμένο σε ένα άτομο υδρογόνου, καρβοξυλομάδα και αμινομάδα. Η ομάδα "R" κυμαίνεται μεταξύ των αμινοξέων και καθορίζει τις διαφορές μεταξύ αυτών των πρωτεϊνικών μονομερών. Η αλληλουχία αμινοξέων μιας πρωτεΐνης προσδιορίζεται από τις πληροφορίες που βρίσκονται στην κυτταρική γενετικός κώδικας. Ο γενετικός κώδικας είναι η αλληλουχία των νουκλεοτιδικών βάσεων στο νουκλεϊκά οξέα (DNA και RNA) που κωδικοποιούν τα αμινοξέα. Αυτά τα γονίδιο οι κωδικοί όχι μόνο καθορίζουν τη σειρά των αμινοξέων σε μια πρωτεΐνη, αλλά καθορίζουν επίσης τη δομή και τη λειτουργία της πρωτεΐνης.
Τα αμινοξέα μπορούν να ταξινομηθούν σε τέσσερις γενικές ομάδες με βάση τις ιδιότητες της ομάδας "R" σε κάθε αμινοξύ. Τα αμινοξέα μπορεί να είναι πολικά, μη πολικά, θετικά φορτισμένα ή αρνητικά φορτισμένα. Τα πολικά αμινοξέα έχουν ομάδες "R" που είναι υδρόφιλο, που σημαίνει ότι επιδιώκουν την επαφή με υδατικά διαλύματα. Τα μη πολικά αμινοξέα είναι το αντίθετο (υδρόφοβο) στο ότι αποφεύγουν την επαφή με το υγρό. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις παίζουν σημαντικό ρόλο στην αναδίπλωση των πρωτεϊνών και δίνουν τις πρωτεΐνες τους 3-D δομή. Παρακάτω είναι ένας κατάλογος των 20 αμινοξέων που ομαδοποιούνται από τις ιδιότητες της ομάδας τους "R". Τα μη πολικά αμινοξέα είναι υδροφόβος, ενώ οι υπόλοιπες ομάδες είναι υδρόφιλες.
Ενώ τα αμινοξέα είναι απαραίτητα για τη ζωή, δεν είναι όλα αυτά που παράγονται φυσικά στο σώμα. Απο 20 αμινοξέα, 11 μπορούν να παραχθούν φυσικά. Αυτά τα μη απαραίτητα αμινοξέα είναι αλανίνη, αργινίνη, ασπαραγίνη, ασπαρτικό, κυστεΐνη, γλουταμικό, γλουταμίνη, γλυκίνη, προλίνη, σερίνη και τυροσίνη. Με εξαίρεση την τυροσίνη, συνθετικά μη απαραίτητα αμινοξέα προέρχονται από προϊόντα ή ενδιάμεσα σημαντικών μεταβολικών οδών. Για παράδειγμα, η αλανίνη και το ασπαρτικό προέρχονται από ουσίες που παράγονται κατά τη διάρκεια της κυτταρική αναπνοή. Η αλανίνη συντίθεται από πυροσταφυλικό, ένα προϊόν της γλυκόλυση. Η ασπαρτική συντίθεται από οξαλοξικό, ένα ενδιάμεσο του κύκλος του κιτρικού οξέος. Έξι από τα μη απαραίτητα αμινοξέα (αργινίνη, κυστεΐνη, γλουταμίνη, γλυκίνη, προλίνη και τυροσίνη) θεωρούνται υπό όρους καθώς μπορεί να απαιτείται διατροφική συμπλήρωση κατά τη διάρκεια μιας ασθένειας ή σε παιδιά. Αμινοξέα που δεν μπορούν να παραχθούν φυσικά καλούνται απαραίτητα αμινοξέα. Πρόκειται για ιστιδίνη, ισολευκίνη, λευκίνη, λυσίνη, μεθειονίνη, φαινυλαλανίνη, θρεονίνη, τρυπτοφάνη και βαλίνη. Τα βασικά αμινοξέα πρέπει να αποκτώνται μέσω της διατροφής. Οι κοινές πηγές τροφίμων για αυτά τα αμινοξέα περιλαμβάνουν αυγά, πρωτεΐνες σόγιας και λευκά ψάρια. Σε αντίθεση με τον άνθρωπο, φυτά είναι σε θέση να συνθέσουν και τα 20 αμινοξέα.
Οι πρωτεΐνες παράγονται μέσω των διαδικασιών Μεταγραφή ϋΝΑ και μετάφραση. Στη σύνθεση πρωτεϊνών, το DNA μεταγράφεται ή αντιγράφεται πρώτα στο RNA. Το προκύπτον μεταγράφημα RNA ή αγγελιαφόρο RNA (mRNA) στη συνέχεια μεταφράζεται για να παράγει αμινοξέα από τον μεταγεγραμμένο γενετικό κώδικα. Organelles που ονομάζεται ριβοσωμάτων και ένα άλλο μόριο RNA που ονομάζεται μεταφορά RNA συμβάλλουν στη μετάφραση του mRNA. Τα αμινοξέα που προκύπτουν συνδέονται μεταξύ τους μέσω της σύνθεσης αφυδάτωσης, μια διαδικασία στην οποία σχηματίζεται ένας πεπτιδικός δεσμός μεταξύ των αμινοξέων. ΕΝΑ πολυπεπτιδική αλυσίδα σχηματίζεται όταν ένας αριθμός αμινοξέων συνδέονται μαζί με πεπτιδικούς δεσμούς. Μετά από αρκετές τροποποιήσεις, η πολυπεπτιδική αλυσίδα γίνεται πλήρως λειτουργική πρωτεΐνη. Μία ή περισσότερες πολυπεπτιδικές αλυσίδες στράφηκαν σε μία δομή 3-D δομής α πρωτεΐνη.
Ενώ τα αμινοξέα και οι πρωτεΐνες παίζουν σημαντικό ρόλο στην επιβίωση των ζωντανών οργανισμών, υπάρχουν και άλλα βιολογικά πολυμερή που είναι επίσης απαραίτητες για φυσιολογική βιολογική λειτουργία. Μαζί με τις πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια, και τα νουκλεϊκά οξέα αποτελούν τις τέσσερις κύριες κατηγορίες οργανικών ενώσεων σε ζώντα κύτταρα.