Białka to łańcuchy aminokwasów. Istnieje 20 standardowych aminokwasów, których komórki używają do budowy białek. Każdy z nich ma centralny atom węgla, zwany węglem alfa, połączony z grupą aminową, grupą karboksylową, atomem wodoru i łańcuchem bocznym zwanym grupą R. Grupa R odróżnia każdy aminokwas. Może być tak prosta jak atom wodoru, jak w glicynie, lub tak złożona jak pierścień indolowy, jak w tryptofanie.

Aminokwasy łączą się ze sobą za pomocą wiązań peptydowych. Grupa karboksylowa jednego aminokwasu reaguje z grupą aminową innego, uwalniając wodę i tworząc wiązanie. Powstały łańcuch jest polipeptydem. Sekwencja aminokwasów determinuje sposób fałdowania białka, a pofałdowany kształt determinuje jego funkcję. Pojedynczy nieprawidłowy aminokwas może wywołać chorobę. Niedokrwistość sierpowata jest wynikiem pojedynczej zamiany kwasu glutaminowego waliny na kwas glutaminowy w hemoglobinie.

Dziewięć z 20 standardowych aminokwasów jest niezbędnych, co oznacza, że ​​człowiek nie jest w stanie ich wytworzyć i musi je pozyskiwać z pożywienia. Pozostałe są nieistotne, co oznacza, że ​​organizm może je syntetyzować. Białka pełnowartościowe, znajdujące się w mięsie, jajach i nabiale, zawierają wszystkie dziewięć niezbędnych aminokwasów. Białka roślinne często nie zawierają jednego lub więcej z nich, dlatego łączenie produktów takich jak ryż i fasola zapewnia kompletny profil białkowy.

Aminokwasy są również stosowane jako suplementy, wzmacniacze smaku i prekursory neuroprzekaźników. Glutaminian jest neuroprzekaźnikiem pobudzającym i źródłem smaku umami. Tryptofan jest prekursorem serotoniny. Glicyna jest neuroprzekaźnikiem uspokajającym.