Lange kæder eller polymerer af aminosyrer kaldes proteiner (skønt proteiner ikke behøver udelukkende at være aminosyrer). Aminosyrerne er forbundet med hvad der er "peptidbindinger." Rækkefølgen af aminosyrer bestemmes af rækkefølgen af nukleotider (det genetiske "alfabet") i et DNA-gen, som igen bestemmer, hvordan proteinet foldes sammen og funktioner.
Produktion af protein fra aminosyrer
Processen med at forbinde aminosyrer til proteiner begynder i cellekernen. Messenger RNA (mRNA) til et gen oprettes ved hjælp af en strækning af DNA som en skabelon. MRNA bevæger sig derefter uden for kernen til proteinproducenter kaldet "ribosomer". Det er her, protein fremstilles. I ribosomerne overfører RNA (tRNA) derefter aminosyrer på mRNA'et. I det væsentlige anvendes mRNA som en skabelon til at opbygge proteinet.
Peptidbinding mellem aminosyrer
Aminosyrer er forbundet hoved til hale i lange lineære polymerer. Specifikt binder carboxylsyregruppen (-CO) i en aminosyre til aminogruppen (-NH) i den næste. Denne binding kaldes en "peptidbinding." Sådanne kæder af aminosyrer kaldes "polypeptider".
Sidekæder af aminosyrer
Aminosyrerne har sidekæder knyttet til det centrale carbonatom. Disse sidekæder har forskellige elektrostatiske egenskaber. Dette er vigtigt i, hvordan det oprindeligt lineære protein foldes sammen, når det frigives fra sin mRNA-skabelon.
Aminosyreordre og proteinfoldning
Proteinets form bestemmes af aminosyresekvensen. Bindingerne i en lang polypeptidkæde tillader fri rotation af atomerne, hvilket giver rygraden i proteinet stor fleksibilitet. De fleste polypeptidkæder foldes dog kun i én form, og de fleste af dem gør det spontant.
Sidekæder og foldning
Foldningen bestemmes af rækkefølgen af aminosyrernes sidekæder. Disse sidekæder interagerer med hver og vandet i cellen. De polære sidekæder har en tendens til at vride sig ud mod vandet. De ikke-polære sidekæder bliver til midten af proteinkuglen og er hydrofobe (kan ikke lide vand). Fordelingen af polære og ikke-polære steder er derfor en af de vigtigste faktorer, der styrer foldningen af proteinet.
Antal aminosyrekombinationer
20 aminosyrer bruges til at fremstille proteiner. Mens der er 20 ^ n forskellige polypeptider, der er n aminosyrer lange, ville en meget lille del af de resulterende proteiner være stabil. De fleste ville have mange former med næsten ækvivalente energiniveauer. At være i stand til let at ændre form for at vedtage et andet energiniveau, ville de derfor ikke være stabile nok til at være nyttige for organismen. En aminosyre på det forkerte sted kan derfor gøre et protein ubrugeligt. Derfor er de fleste mutationer i DNA ikke til gavn for organismen. Kun gennem en enorm mængde prøving og fejl udvikles nyttige proteiner.