Proteinler, amino asit isimli moleküllerden oluşurlar. Amino asitler proteinlere göre daha küçük moleküller olmalarına rağmen, oldukça kompleks bir yapıları vardır. Amino asitleri oluşturan atomlar üç ayrı grup halinde bulunurlar; amino grubu, karboksil grubu ve yan zincir grubu (ya da radikal grup).
Bütün amino asitlerde amino ve karboksil grupları aynıdır. Bir amino asiti diğerlerinden farklı kılan tek özellik, moleküle bir ucundan bağlanan yan zincir grubudur. Bu yan zincir gruplarının her amino asitte farklı olması sayesinde her amino asit birbirinden çok farklı özelliklere sahip olur.
Nasıl ki bir makinenin yapısında çeşitli malzemeler kullanılmaktaysa, vücudumuzdaki çok karmaşık görevleri yerine getirebilmesi için protein makinalarında da farklı özelliklere sahip malzemeler bulunmalıdır. İşte amino asitlerin yan zincir gruplarındaki atomların şekli, sayısı ve sıralamaları, elektrik yükleri, hidrojen bağı kapasitelerinin farklı farklı olması, amino asitlere çeşitlilik kazandırır ve bu çok çeşitli malzemeden de yine çok çeşitli protein makinaları üretilir. Örneğin yan zincir gruplarının (+) veya (-) elektrik yükünün olması veya yüksüz olması amino asit molekülünün suda eriyip erimemesini sağlar.
Bu şekilde farklı özelliklere sahip olan amino asitlerin farklı dizilimlerle yanyana gelmeleri, proteinlerin vücut içinde hayret verecek derecede çeşitli görevleri yerine getirebilmelerini sağlar. Ancak canlıların yapılarında bulunan amino asitlerde çok özel bir durum söz konusudur. Doğada 200'ün üzerinde amino asit bulunmasına rağmen proteinler bu amino asitlerin sadece 20 tanesinden oluşur.