Белки представляют собой цепочки аминокислот. Существует 20 стандартных аминокислот, которые клетки используют для построения белков. Каждая из них имеет центральный атом углерода, называемый альфа-углеродом, связанный с аминогруппой, карбоксильной группой, атомом водорода и боковой цепью, называемой R-группой. Именно R-группа отличает каждую аминокислоту. Она может быть как простой, например, атом водорода, как в глицине, так и сложной, например, индольное кольцо, как в триптофане.

Аминокислоты соединяются между собой посредством пептидных связей. Карбоксильная группа одной аминокислоты реагирует с аминогруппой другой, высвобождая воду и образуя связь. Полученная цепь представляет собой полипептид. Последовательность аминокислот определяет, как сворачивается белок, а свернутая форма определяет его функцию. Одна неправильная аминокислота может вызвать заболевание. Серповидноклеточная анемия возникает в результате единичной замены валина на глутаминовую кислоту в гемоглобине.

Девять из 20 стандартных аминокислот являются незаменимыми, то есть человек не может их синтезировать и должен получать из пищи. Остальные являются заменимыми, то есть организм может их синтезировать. Полноценные белки, содержащиеся в мясе, яйцах и молочных продуктах, включают все девять незаменимых аминокислот. Растительные белки часто не содержат одну или несколько незаменимых аминокислот, поэтому сочетание таких продуктов, как рис и бобы, обеспечивает полноценный белковый состав.

Аминокислоты также используются в качестве пищевых добавок, усилителей вкуса и предшественников нейромедиаторов. Глутамат — это возбуждающий нейромедиатор и источник вкуса умами. Триптофан — предшественник серотонина. Глицин — это успокаивающий нейромедиатор.