Dolge verige ali polimeri aminokislin se imenujejo beljakovine (čeprav beljakovin ni nujno izključno aminokislin). Aminokisline so povezane s tem, kar so "peptidne vezi". Vrstni red aminokislin se določi po vrstnem redu nukleotidi (genetska "abeceda") v genu DNA, ki nato določajo, kako se beljakovine zložijo in funkcije.
Proizvodnja beljakovin iz aminokislin
V celičnem jedru se začne postopek povezovanja aminokislin v beljakovine. Messenger RNA (mRNA) za gen se ustvari z uporabo odseka DNA kot predloge. Nato mRNA potuje zunaj jedra do proizvajalcev beljakovin, imenovanih "ribosomi". Tu nastajajo beljakovine. V ribosomih prenos RNA (tRNA) nato nalepi aminokisline na mRNA. V bistvu se mRNA uporablja kot predloga za izgradnjo beljakovin.
Peptidna vez med aminokislinami
Aminokisline so med seboj povezane v dolge linearne polimere. Natančneje, karboksilna kislinska skupina (-CO) ene aminokisline se veže na amino skupino (-NH) naslednje. Ta vez se imenuje "peptidna vez". Takšne verige aminokislin imenujemo "polipeptidi".
Stranske verige aminokislin
Aminokisline imajo stranske verige, pritrjene na osrednji atom ogljika. Te stranske verige imajo različne elektrostatične (vezne) lastnosti. To je pomembno pri tem, kako se prvotno linearni protein zloži, ko se sprosti iz njegove predloge mRNA.
Vrstni red aminokislin in zlaganje beljakovin
Oblika beljakovin je določena z aminokislinskim zaporedjem. Vezi v dolgi polipeptidni verigi omogočajo prosto vrtenje atomov, kar daje hrbtenici beljakovine veliko prožnost. Večina polipeptidnih verig pa se zloži v samo eno obliko, večina pa to stori spontano.
Stranske verige in zlaganje
Zlaganje se določi po vrstnem redu stranskih verig aminokislin. Te stranske verige medsebojno delujejo z vodo in vodo v celici. Polarne stranske verige se običajno zasukajo proti vodi. Nepolarne stranske verige se spremenijo v središče beljakovinske kroglice in so hidrofobne (ne marajo vode). Porazdelitev polarnih in nepolarnih mest je torej eden najpomembnejših dejavnikov, ki urejajo zlaganje beljakovin.
Število kombinacij aminokislin
20 aminokislin se uporablja za izdelavo beljakovin. Čeprav obstaja 20 ^ n različnih polipeptidov, ki so dolgi n aminokislin, bi bil zelo majhen delež nastalih beljakovin stabilen. Večina bi imela številne oblike s skoraj enakovrednimi nivoji energije. Ker bi lahko zlahka spremenili obliko in sprejeli drugačno raven energije, ne bi bili dovolj stabilni, da bi bili koristni za organizem. Ena aminokislina na napačnem mestu lahko torej povzroči, da beljakovine postanejo neuporabne. Zato večina mutacij v DNK ne koristi organizmu. Samo z ogromno poskusov in napak so se razvili koristni proteini.